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Diseño cargas. Capítulos 31 a 42 Jorge Bernal

429

31 R 101

Capítulo 4.8 Reducción.

1. Objeto del capítulo.

Estudiar el fenómeno natural de no simultaneidad de sobrecargas que se

presenta en los edificios de viviendas. Recordemos que el Reglamento indica que

la sobrecarga mínima para el diseño estructural debe ser de 200 daN/m2; la unidad

presenta dos circunstancias, una de ellas la intensidad (daN) y la otra la superficie

(m2). En el estudio real del uso del edificio para viviendas no es posible la

existencia uniforme en toda la superficie de entrepisos. Por esta circunstancia de

suceso no simultáneo el R 101 analiza una reducción de dichas cargas.

2. Contenido del Artículo 4.8.

2.1. Reducción de la sobrecarga.

Las sobrecargas en los departamentos de viviendas es una cuestión

aleatoria donde el único parámetro cierto es la no simultaneidad. No es posible

que en un edificio en altura con decenas de departamentos sucedan en el mismo

momento sobrecargas máximas. Los estudios de estos sucesos se inician en la

década del ´60 junto con cambio del método de cálculo; el de las tensiones

admisibles por el de rotura.

2.2. Conceptos.

Antes del inicio del tema es conveniente distinguir los significados y

conceptos de diversos términos; superposición, combinación y simultaneidad,

son conceptos diferentes (Figura 31.1). Algunos conceptos los hemos estudia-

dos en el Capítulo 24 “Superposición y Combinación”.

Figura 31.1


430

Superposición (desde el área): es el estudio de la acción de varios ti-

pos de cargas o acciones en una misma área y tiempo de un edificio. La teoría

de estos sucesos son analizados en el R 105 en función de los tiempos de ac-

ción y períodos de las cargas.

Simultaneidad (desde el tiempo): es el análisis de una misma carga,

que actúa en el mismo tiempo en diferentes espacios o geografías del edificio.

Por ejemplo la carga permanente “D” posee simultaneidad constante en planos

verticales (corte) y horizontales (planta), mientras que la sobrecarga “L” varía

según el tiempo tanto en vertical como en horizontal. También es válido el

concepto de “no simultaneidad”. Esto lo analiza el punto R 101: 4.8 reducción.

Combinación (de cargas diferentes): son las maniobras para sumar

las diferentes tipos de cargas que actúan en el mismo tiempo y espacio. Como

las cargas y las acciones poseen tiempos y períodos en la tarea de combinación

se aplican factores de reducción. En general los factores de reducción por com-

binación de cargas están dados en los reglamentos de construcción de los diver-

sos materiales; hormigón armado, acero, madera, mampostería, aluminio. En el

201 de hormigón armado se encuentra en el capítulo 9 y en el apéndice C.

Área de influencia: Se la puede interpretar de dos maneras: a) Como

la superficie libre que se dispone para ubicar los muebles y el espacio permitido

entre personas en una reunión, b) Como superficie afectada ante una falla de la

columna central que la sostiene.

Área tributaria: es la superficie del entrepiso que descarga sobre la

columna en estudio. En la figura 31.2 se indican ambas áreas, una imagen simi-

lar se utilizó en el Capítulo 21 (Artículo 6.4).

Figura 31.2

En la segunda parte de este trabajo y en el capítulo de aplicaciones se

indican los procedimientos para efectuar las reducciones que se pueden realizar

en el total de sobrecargas.

2.3. General.

Desde los censos y las estadísticas, los valores de sobrecargas “L” en

edificios de viviendas, en situación de normalidad (sin pánico, ni acopio) osci-

lan entre los 0,30 a 0,40 kN/m2. Sin embargo el R 101 en la tabla 4.1 estable

un valor de 2,0 kN/m2 que para el cálculo estructural debe ser multiplicado por

el factor "γ" (1,6 ó 1,7) que entrega una sobrecarga de diseño de 3,4 kN/m2. Es

una magnitud que supera en ocho veces la real cotidiana estadística.


431

Esta situación puede ser aceptada en los edificios de uno o dos pisos, pero

en edificios de varias plantas el R 101 considera y recomienda la reducción de las

sobrecargas, por dos motivos; una de ellas es el alto valor de reglamento que se

utiliza para el diseño estructural y la otra es el suceso real de no simultaneidad de

las sobrecargas.

En la relación de cantidad de personas por unidad de superficie, existe una

variable que responde a la conducta humana; es el espacio de libertad que busca el

individuo de manera intuitiva. Esta facultad se pierde, por ejemplo, en la utiliza-

ción de los ascensores, allí las personas con pies juntos y manos pegadas al cuerpo

se somete a la estrechez del espacio, pero cuando salen al hall, de manera inmedia-

ta cada individuo restablece su espacio.

Las ecuaciones actuales que emplean los diferentes reglamentos, para la

reducción de las sobrecargas tienen coeficientes y variables obtenidas de los estu-

dios estadísticos, de la conducta de grupos familiares en el uso de los edificios en

altura. Esas investigaciones han sido realizadas en superficies horizontales (planos

de planta) y en verticales (planos de corte). Las sobrecargas de muebles y personas,

como es lógico se reducen por unidad de área en la medida que aumenta las super-

ficie en estudio.

2.4. Historia del proceso de reducción.

General.

Varias décadas atrás los Reglamentos de la Construcción no considera-

ban la posibilidad de reducir las “L”. Era la época del cálculo clásico por ten-

sión admisible. Luego de la década del ´60 cuando se imponen los métodos de

cálculo a la rotura o de la resistencia última, a los materiales se los considera

solo en su tensión de rotura y se comienza a prestar atención a las cargas. Es en

ese tiempo cuando surge la idea de reducir las “L” totales de un edificio en

altura.

Reducción en vertical solo en planta baja y fundaciones.

Al principio la reducción se realizaba solo en vertical, en función de la

cantidad de pisos. Las únicas piezas que se beneficiaban con la reducción eran

las columnas de planta baja y las fundaciones. El esquema que sigue muestra

en el eje “y” de suma de las “L”, y la geografía bonificada resulta solo la plan-

ta baja y fundaciones en los ejes “x-z”.

Figura 31.3


432

Reducción espacial y en todos los niveles.

En el actual R 101 se efectúa una mezcla de análisis en horizontal y en

vertical que se lo realiza en función de las Ai (áreas de influencia). Se favorecen

las piezas horizontales (vigas y losas), así también como las verticales (colum-

nas) de todos los pisos, además de las fundaciones. En cada planta se ubican las

coordenadas espaciales x, y, z, para el estudio.

Figura 31.4

Los métodos actuales de reducción de sobrecargas se utilizan en los re-

glamentos de la mayoría de los países. Del estudio de todos ellos vemos que

existe una lenta y firme voluntad de aproximar las sobrecargas a la realidad

mostrada por las estadísticas.

3. Estudio del Artículo 4.8.

Este capítulo estudia la reducción de las sobrecargas en edificios en altura.

Es función de la conducta colectiva en el uso de las viviendas u oficinas. La varia-

ble principal, como veremos, es la distancia que existe entre cada persona, también

de los tipos y configuración de los muebles del local. Con una ecuación simple se

establece el factor de reducción en función de la relación entre áreas de influencia y

áreas tributarias.

3.1. Artículo 4.8: Reducción de Sobrecargas.

R 4.8. Reducción de la sobrecarga

Las sobrecargas mínimas uniformemente distribuidas L0 de Tabla 4.1., se pueden reducir de acuerdo con las siguientes disposiciones.

Se refiere a la Tabla 4.1 “Sobrecargas mínimas uniformemente distri-

buidas y sobrecargas mínimas concentradas” de la página 21 del Reglamento.

R 4.8.1. Generalidades.

Sujetos a las limitaciones de los artículos 4.8.2. a 4.8.5, los elementos para los cuales el valor de (KLLAt ) es 37 m2 ó más, se pueden diseñar con una sobrecarga reducida de acuerdo con la siguiente expresión:

En ellos se exceptúan de reducción las Sobrecargas Pesadas, la de Ga-

raje, los Destinos Especiales y las Estructuras Especiales.


433

R 4.8.1. (Continuación).

𝐿 = 𝐿0 0,25 +4,57

𝐾𝐿𝐿 𝐴𝑡

= 𝐿0 0,25 +4,57

𝐴𝑖

L: sobrecarga de diseño reducida por metro cuadrado de área que soporta el elemento.

L0: sobrecarga de diseño no reducida por metro cuadrado de área que soporta el elemento (ver tabla 4.1)

KLL: factor de sobrecarga del elemento (ver tabla 4.2) At: Área tributaria en metros cuadrados.

𝐾𝐿𝐿 =𝐴𝑖

𝐴𝑡 𝐴𝑖 = 𝐾𝐿𝐿 ∙ 𝐴𝑡

KLL: es la relación entre el área de influencia (Ai) y el área tribu-

taria (At).

Ai : Área de influencia en la figura es la zona rayada, mientras

que el At es la delimitada por puntos (Figura 31.5).

Figura 31.5 (Figura parcial C 4.1. página 10 R 101)

Esta imagen parcial es similar a la indicada en el Capítulo 20 “Cargas

Vivas”, página 6 del R 101 y al de la figura 31.8 del presente capítulo.

R TABLA 4.2. Factor de sobrecarga elementos estructurales, KLL.

Elemento KLL

Columnas interiores 4

Columnas exteriores sin losas en voladizo 4

Columnas de borde con losas en voladizo 3

Columnas de esquina con losas en voladizo 2

Vigas interiores 2

Todos los demás elementos no identificados arriba. Incluyendo:

vigas de borde con losas en voladizo, vigas en voladizo, losas

en dos direcciones, elementos sin disposiciones para transferen-

cia continua de corte normal al tramo.

1

Figura 31.6 (Tabla 4.2. página 29 R 101)


434

Se permite reducción para áreas de influencia Ai = KLLAt ≥ 37. Por

ejemplo para un Ai = 37, el valor entre paréntesis de la fórmula sería igual a la

unidad (1,00). La carga “L” de diseño resulta igual a la “L0” de tabla. Esto sig-

nifica que a medida que aumenta el Ai, las sobrecargas a considerar en el diseño

serán menores.

La superficie de 37 m2 correspondería a una superficie cuyos lados

aproximados serían de 6,00 metros.

Parecen extraños los valores “4,57” y “37”, esta irregularidad surge de

la siguiente explicación: la fórmula es una traducción de las originales que son

utilizadas en países donde la unidad de longitud es el pie (0,3048 metros). En la

transformación al original:

En metros En pies

4,57 → 15

37 → 400

La fórmula en unidad de “metros”:

𝐿 = 𝐿0 0,25 +4,57

37

La fórmula en unidad de “pie”:

𝐿 = 𝐿0 0,25 +15

400

La expresión se la puede interpretar como sigue: el Ai es la superficie

de losas entre vigas. En general en el diseño de arquitectura las divisorias coin-

ciden con vigas y las esquinas o paredes esconden a las columnas. Existe cierta

relación entre el diseño de arquitectura con el diseño estructural. Al aumentar el

Ai hay más espacio entre objetos y personas; se reduce la sobrecarga.

R 4.8.1. (Continuación).

L no será menor que 0,5 L0 para elementos que soportan un piso y L no será menor que 0,4 L0 para elementos que soportan dos o más pisos.

En el caso de viviendas donde el L0 = 2,0 kN/m2 (200 daN/m

2) la so-

brecarga mínima de diseño para un solo piso será L ≥ 1,0 kN/m2 (100 daN/m

2).

Mientras que para más pisos L ≥ 0,8 kN/m2 (80 daN/m

2).

En la gráfica se indica en las ordenadas los valores "L" reducidos y en

las abscisas los "Ai " (áreas de influencia) según la ecuación anterior.

Figura 31.7

El valor 200 daN/m2 corresponde para un área de 37 m

2, en la medida

que aumente el área sobrecarga se reduce hasta la asíntota del 100 daN/m2.


435

C 4.8.1. Generalidades (R 101 Comentarios).

El concepto y métodos para determinar reducciones de sobrecarga en los

elementos como una función del área de influencia de un elemento carga-

do, Ai, fue introducida por primera vez 1982. La expresión es el resultado

de un extenso estudio de datos y análisis teórico. El formato corresponde a

una expresión que es simple y conveniente para el uso.

Antes de esa fecha las reducciones se realizaban en función de un porcen-

tual que era función de la cantidad de pisos. Como ya dijimos, la reducción se apli-

caba solo a las columnas de planta baja y a las fundaciones. Ahora, como se verá

en este método se aplica a todas las piezas del edificio.

C 4.8.1. (Continuación).

El uso del área de influencia, definida como una función del área tributa-

ria, At, ha demostrado dar una confiabilidad consistente para variados

efectos estructurales. El área de influencia está definida como aquella

área de piso encima de la cual la superficie de influencia para efectos es-

tructurales es significativamente distinta de cero.

El último párrafo “distinta de cero” resulta confuso. Aquí en el Comentario

utiliza tres conceptos “área de influencia”, “área de piso” y “superficie de influen-

cia”; consideramos que tienen el mismo significado, por lo que hace difusa la lectu-

ra del párrafo.

También se puede entender al Ai desde los siguientes aspectos:

a) El Ai es la superficie que resulta afectada por la falla. Las columnas de esquina

son las que menos influencia poseen, le siguen las de borde. La que llevan ma-

yor área son las centrales.

b) La rotura por corte es mucho más veloz que la de flexión. El aviso previo de

falla de ésta última se da con mucha anticipación. Las vigas cortas con elevadas

cargas pueden fallar por corte, mientras que las de mayor longitud fallan por

flexión.


El factor KLL es la razón del área de influencia Ai de un elemento, a su

área tributaria At. i.e. KLL = Ai/At, y se usa para definir mejor el área de

influencia de un elemento como una función de su área tributaria.

Esto ya lo consideramos en párrafos anteriores.


La Figura C 4.1. ilustra típicas áreas de influencia y áreas tributarias para

una estructura con espaciamientos de tramo regulares.

C Figura C 4.1. Áreas tributarias y áreas de influencia típicas (página 10 Comen-

tarios).


436

Figura 31.8 (Figura total C 4.1. página 10 R 101)

Para una estructural normal de tipo corriente los factores de reducción

asumen valores aproximados:

Esquinas: f ≈ 0,90

Bordes: f ≈ 0,70

Internas: f ≈ 0,60

Vemos que los factores de reducción responden tanto al aspecto ge-

ométrico de áreas tributarias como el de tipo de apoyos de las piezas que se

ubican en las esquinas, en los bordes y en el interior. El proyectista estructural

debe utilizar estos conceptos como herramientas de control, pero antes es con-

veniente que realice un análisis de la magnitud de las reacciones (columnas) en

función de la continuidad (hiperestático) o discontinuidad (isostático) de la

planta en estudio.


La Tabla C 4.3., establece valores de KLL (derivados de valores de KLL cal-

culados) que se usarán en la expresión (4.1) para una variedad de elemen-

tos y configuraciones estructurales.

Instamos a utilizar estas tablas de manera reflexiva, esto es con la plan-

ta de estructuras del edificio en estudio, a la vista. No es necesario que los valo-

res que se calculan deban ser precisos y exactos, pero sí percibir la manera que

las cargas llegan a sus apoyos.

En los Comentarios del R 101 se presenta esta tabla sin explicación o

análisis previo. Colocamos nuestra interpretación, pero recomendamos antes de

utilizarla realizar el análisis y cálculo de cada planta estructural del edificio.


437

Tabla C 4.3. Factor de sobrecarga KLL para elementos estructurales (R

101 Comentarios).

Figura 31.9 (Tabla C 4.3 página 11 R 101)

Volvemos a la recomendación; no utilizar estas tablas sin antes com-

prender la distribución de las cargas desde la planta de estructura del edificio.

Distinguir los elementos continuos de los discontinuos y la manera que afecta

esta cualidad en las reacciones.

La tabla superior muestra la forma de calcular los KLL para los diferentes

casos. Establece mediante el “n” la longitud del voladizo y su influencia en las

áreas de estudio.

Por ejemplo en la (4) “Columna de esquina con voladizo”:

Para n = 0: sin voladizo, en ese caso el KLL es igual a 4.

Para n = 0,5: el voladizo posee una longitud mitad de la del tramo interior, KLL

= 2,25.

Para n = 1,0: el voladizo con igual longitud del tramo interior, KLL = 1,78.

El capítulo de Aplicación contiene ejemplos que facilitan la comprensión

de estas tablas.


Los valores de KLL calculados varían para columnas y vigas que tienen

construcciones en voladizo adyacentes como se muestra en la Figura

C4.1., y los valores de la Tabla 4.2. Han sido establecidos para estos ca-

sos, dando como resultado reducciones de sobrecarga que son levemente

conservativas. Para formas inusuales, se debe tener en cuenta la influencia

de dicha forma.

Los voladizos o balcones, al disponer solo de un apoyo empotrado mo-

difican las áreas tributarias y de influencia.


438


Un ejemplo de un elemento sin disposiciones para transferencia continua

de corte normal a su tramo, sería una viga T premoldeada o una viga do-

ble T que pueda tener una junta de expansión a lo largo de una o ambas

alas, o que pueda tener solo apéndices soldados intermitentes a lo largo de

los bordes de las alas. Tales elementos no comparten cargas localizadas

dentro de sus áreas tributarias con elementos adyacentes, resultando así

KLL = 1 para estos tipos de elementos.

El párrafo anterior se refiere a sistemas prefabricados (pretensados)

donde las piezas, en especial las vigas poseen juntas que impiden la transferen-

cia de cargas. Debemos tener cuidado con esto, las juntas estructurales pueden

ser de dos tipos: a) de flectores y b) de corte. Si las vigas prefabricadas poseen

ménsulas no existe anulación del corte, solo se anula el flector.


Se permiten las reducciones para losas armadas en dos direcciones y para

vigas, pero se debe definir cuidadosamente el área de influencia apropia-

da.

En una losa cruzada el At es igual a su propia superficie, mientras el Ai

es igual a la suma de superficies de losas que son afectadas.


Para pisos múltiples, las áreas para elementos que soportan más que un

piso se suman. La expresión permite una transición continua de cargas no

reducidas a cargas reducidas. El valor menor del multiplicador de reduc-

ción es 0,4 (que provee un máximo del 60% de reducción), pero para ele-

mentos con un área contribuyente de un piso solamente, el valor mínimo es

de 0,5 (que provee un 50% de reducción).

Esto ya está dicho en puntos anteriores.

R 4.8.2. Sobrecargas pesadas.

Las sobrecargas que exceden 5 kN/m2 no se reducirán, excepto las sobre-cargas para elementos que soportan dos o más pisos, que se pueden redu-cir en 20%.

C 4.8.2. : Sobrecargas pesadas (R 101 Comentarios).

En el caso de destinos como edificios de depósito, varios paneles de piso

adyacentes pueden estar completamente cargados. Sin embargo, los datos

obtenidos en edificios reales indican que rara vez algún piso está cargado

con una sobrecarga real media mayor que el 80% de la sobrecarga nomi-

nal media.

Aparentemente, la sobrecarga básica no se debería reducir para el diseño

entrepiso-viga, pero que se puede reducir un 20% para el diseño de ele-

mentos que soportan más de un piso. Con este criterio, dicho principio se

ha incorporado en el texto del Reglamento.

No es posible reglamentar sobre cargas en depósitos sin antes definir el

tipo de mercadería o productos que se acopiarán.


439

R 4.8.3. Garajes para automóviles de pasajeros.

Las sobrecargas no se reducirán en garajes para automóviles de pasaje-

ros, excepto las sobrecargas para elementos que soportan dos ó más pisos,

que se pueden reducir en 20%.

R 4.8.4. Destinos especiales.

Las sobrecargas de 5 kN/m2 o menores, no se reducirán en lugares desti-

nados a reunión pública.

4.8.5. Elementos estructurales especiales. Las sobrecargas no se reducirán para losas de una sola dirección excepto

lo permitido en el artículo 4.8.2. Las sobrecargas de 5 kN/m2 o menores no

se reducirán para elementos de cubierta, excepto lo que se especifica en el

artículo 4.9.

4. Aplicación.

Analizamos diversos métodos para la reducción de las sobrecargas según los

establecido por el R 101 y también aplicamos métodos de reducción utilizamos en

otros países.

4.1. Diferencias totales según las cargas empleadas.

El problema.

Determinar las diferencias totales de las cargas de un edificio en altura

para viviendas de 10.000 m2.

Datos:

Diferentes valores de sobrecargas:

a) Cotidianas de estadísticas (40 daN/m2).

b) De reglamento (200 daN/m2).

c) Netas con factores de seguridad (200 . 1,7 = 340 daN/m2).

Cargas totales.

El peso total de las sobrecargas reales, de reglamento y las de diseño

estructural resulta:

Cotidianas: 10.000 m2 . 40 daN/m2 = 400.000 daN = 400 toneladas.

Reglamento: 10.000 m2 . 200 daN/m2 = 2.000.000 daN = 2.000 toneladas.

Netas finales: 10.000 m2 . 340 daN/m2 = 3.400.000 daN = 3.400 toneladas.

La comparativa podemos analizarla de dos maneras:

Coeficiente de seguridad.

El coeficiente de seguridad en las sobrecargas entre diseño estructural y

realidad es de 340/40 = 8,5, tal como vimos en el punto anterior desde el CS.

Veamos un análisis desde las fundaciones:

Un pilote tipo promedio resiste 80 toneladas.

Desde las cotidianas son necesarios: 400 / 80 = 5,0 pilotes.

Desde el diseño estructural se requieren: 3400 / 80 ≈ 42, otra vez esta-

mos en el CS de 42 / 5 ≈ 8,5.

Para reducir estas elevadas diferencias los reglamentos permiten la re-

ducción de las sobrecargas en edificios en altura.

4.2. Reducción de sobrecargas planta tipo.


440

El problema.

Determinar los factores de reducción de sobrecargas, para cada una de las

columnas del sector de planta estructural mostrado en la figura. Además, calcular

las diferencias entre una planta con reducción de sobrecarga y otras sin proceso de

reducción.

Planta.

El esquema de planta estructural es simple y además simétrico, a los efec-

tos didácticos del ejemplo.

Figura 31.10

En la figura 31.2 de párrafos anteriores se mostró en detalle las áreas de in-

fluencia y las áreas tributarias.

Además de calcular la reducción de las sobrecargas en cada sector, también

se determina la carga total (reducida) que es enviada a cada columna.

Aplicamos para cada una de las áreas, la expresión indicada en el R 101

(Artículo 4.8):

𝐿 = 𝐿0 0,25 +4,57



𝐴𝑡

En la primera parte de este capítulo efectuamos el análisis conceptual

de las áreas de influencia Ai y la tributaria At. Ahora las calculamos.

Columna Ai m

2 At m

2

KLL Ai/At

Esquina C1, C3, C7, C9. 23,4 5,8 4,0

Borde horizontal C2 y C8. 46,8 11,7 4,0

Borde vertical C4 y C6. 46,8 11,7 4,0

Central C5. 93,6 23,4 4,0


441

Figura 31.11

Factor columnas de esquinas:

El Ai de las esquinas es menor que el límite de 37 impuesto por el re-

glamento. De cualquier manera hacemos el cálculo:

𝑓𝑟 = 0,25 +4,57


= 0,25 +4,57

23,4 = 1,2

En todos los casos donde el Ai >= 37 se aplica un fr = 1,00

Sobrecarga de cálculo columnas de esquinas:

L = 1,0 . 2,0 = 2,0 kN/m2.

Sobrecarga total esquina: 23,4 m2 . 2 kN/m2 = 46,4 kN

Factor columnas de borde:

En este caso las columnas de borde horizontal y vertical tienen la mis-

ma superficie Ai = 46,8 m2.

𝑓𝑟 = 0,25 +4,57


= 0,25 +4,57

46,8 = 0,92

Sobrecarga de cálculo columnas de borde (factor 0,92):

L = 0,92 . 2,0 = 1,8 kN/m2.

Sobrecarga total bordes: 46,8 m2 . 0,92 . 2 kN/m

2 = 86,1 kN

Factor columna central:

Superficie Ai = 93,6 m2.

𝑓𝑟 = 0,25 +4,57


= 0,25 +4,57

93,6 = 0,72

Sobrecarga de cálculo columnas de interior (factor 0,72):

L = 0,72 . 2,0 = 1,4 kN/m2.

Sobrecarga total central: 23,4 m2 . 0,72 . 2 kN/m

2 = 33,7 kN

Análisis final.

Columna Sup

m2

Carga

Reducida

Carga

Reducida

Esquinas 23,4 47 47

Borde horizontal C2 y C8. 23,4 43 47

Borde vertical C4 y C6. 23,4 43 47

Central C5. 23,4 34 47

Totales 93,6 167 187

Figura 31.12

La reducción total posee un factor de 0,90

Conclusión.

En el caso de un edificio de 20 plantas con 10.000 m2 ese factor puede

representar una diferencia de 2.000 kN. Si utilizamos la resistencia de un pilote


442

promedio (800 kN), con la reducción de sobre cargas se produce un ahorro de

2,5 pilotes. Veamos ahora el segundo ejemplo, donde las superficies de in-

fluencia y tributarias son mayores.

4.3. Reducción de sobrecargas planta ampliada.

El problema.

La planta anterior se aumenta en longitud de lados en 1,5 (la superficie

aumentará en 1,5 . 1,5 = 2,25). Determinar los factores de reducción.

Planta.

La geometría de la planta es similar al ejemplo anterior, pero aumentan

las longitudes en 1,50. Veremos que al aumentar las superficies Ai, el factor de

reducción disminuye.

Figura 31.13

El lado x-x: 13,5 metros.

El lado y-y: 15,6 metros.

Aplicamos para cada una de las áreas, la expresión indicada en el R

101 (Artículo 4.8):

𝐿 = 𝐿0 0,25 +4,57



𝐴𝑡

Tabla de áreas de influencia y tributarias

Columna Ai

m2

At

m2

Ai/At

m2

Esquina C1, C3, C7, C9. 52,2 13,3 4,0

Borde horizontal C2 y C8. 105,3 26,1 4,0

Borde vertical C4 y C6. 105,3 26,1 4,0

Central C5. 210,6 52,2 4,0

Figura 31.14


443

Factor columnas de esquinas:

El Ai de las esquinas es menor que el límite de 37 impuesto por el re-

glamento. De cualquier manera hacemos el cálculo:

𝑓𝑟 = 0,25 +4,57


= 0,25 +4,57

52,2 = 0,88

Ai = 52,2 > 37

Sobrecarga de cálculo columnas de esquinas (factor 0,88):

L = 0,88 . 2,0 = 1,8 kN/m2.

Sobrecarga total esquina: 52,2 m2 . 1,8 kN/m

2 = 94,0 kN

Factor columnas de borde:

En este caso las columnas de borde horizontal y vertical tienen la mis-

ma superficie Ai = 105,3 > 37 m2.

𝑓𝑟 = 0,25 +4,57


= 0,25 +4,57

105,3 = 0,70

Sobrecarga de cálculo columnas de bordes (factor 0,70):

L = 0,7 . 2,0 = 1,4 kN/m2.

Sobrecarga total bordes: 105,3 m2 . 1,4 kN/m

2 = 147,4 kN

Factor columna central:

Superficie Ai = 210,6 > 37m2.

𝑓𝑟 = 0,25 +4,57


= 0,25 +4,57

210,6 = 0,56

Sobrecarga de cálculo columna central (factor 0,56):

L = 0,56 . 2,0 = 1,1 kN/m2.

Sobrecarga total central: 52,2 m2 . 1,1 kN/m

2 = 57,4 kN

Columna Sup

m2

Carga

Reducida

Carga

Sin

reducir

Esquinas 52,2 94 104,4

Borde horizon-

tal C2 y C8. 52,2 74

104,4 Borde vertical

C4 y C6. 52,2 74 104,4

Central C5. 52,2 57 104,4

Totales 299 418

Total reducida 299,0

Total sin reducir 418,0

Diferencia 119,0

Figura 31.15

La reducción total posee un factor de 0,71

En esta segunda planta la reducción es mayor. En todos los casos au-

mentaron los KLL.At = Ai y los factores de reducción disminuyeron. Al resultar


444

más grande las superficies tributarias la densidad de personas o de sobre carga

viva se reduce. Además los elementos que sostienen las superficies de influen-

cias son más largos y el efecto flexión es mayor (se reduce el corte).

Conclusión.

Hacemos la misma comparativa del ejemplo anterior. En el edificio de

20 plantas con 10.000 m2 ese factor puede representar una diferencia de 14.200

kN. Si utilizamos la resistencia de un pilote promedio (800 kN), con la reduc-

ción de cargas se produce una quita de 18 pilotes. Valor económico significati-

vo, solo desde el rubro fundaciones, habría que agregar la disminución de sec-

ción de columnas, vigas y losas; ese valor sería aún mayor.

4.4. Método solo áreas tributarias.

El problema:

Calcular la reducción de sobrecargas empleando el método directo

de áreas tributarias que se emplea en otros países.

Datos y planta.

Se analizan las plantas de los ejemplos anteriores.

Fórmulas.

Se considera el área tributaria de cargas. Las columnas puede calcular-

se para sobre cargas iguales a las del reglamento multiplicadas por el factor

(para unidades en metros):

𝑓𝑟 = 0,3 +3

𝐴

Resultados:

Este método es muy similar al indicado por el R 101. Solo varían al-

gunos coeficientes. Supongamos la columna interna de los ejemplos prime-

ros:

Caso A: superficie 4,5. 5,2 = 23,40

Factor de reducción: 0,91

Caso B: superficie: 6,7 . 7,8 = 52,25

Factor de reducción: 0,72

4.5. Método de porcentuales.

El problema:

Calcular la reducción de sobrecargas empleando el método de porcen-

tuales según nivel de plantas.

Datos.

Se analizan las plantas de los ejemplos anteriores.

Metodología.

Este es uno de los métodos más simples y efectivos. En su sencillez tiene

incluso en cuenta la influencia de la cantidad de pisos.

Terraza: 100 %.

Último piso: 85 %.


445

Pisos intermedios: Reducción del 5 % en cada uno de los pisos inferiores.

Tope mínimo: 50 %.

Para un edificio de dos plantas, se adopta el factor 0,85 para el primer piso,

mientras que la terraza el 1,00.

En la planilla (Figura 31.16) que sigue mostramos el ejemplo de un edificio

de 15 plantas. La reducción total alcanza al factor 0,63.

Nivel de piso

L reglamento factor

L reducida

15 200 1,00 200

14 200 0,85 170

13 200 0,80 160

12 200 0,75 150

11 200 0,70 140

10 200 0,65 130

9 200 0,60 120

8 200 0,55 110

7 200 0,50 100

6 200 0,50 100

5 200 0,50 100

4 200 0,50 100

3 200 0,50 100

2 200 0,50 100

1 200 0,50 100

3000 1880

Figura 31.16

Si observamos los valores finales que arrojan los diferentes métodos de re-

ducción, en la medida que aumenta la cantidad de pisos del edificio, el coeficiente

es una asíntota del 0,60. Esto también alcanza a los métodos en horizontal, al au-

mentar el tamaño y la altura del edificio, las áreas de influencia se elevan y se re-

duce el factor.


446


447

32 R 101

4.9 y 10: Cargas en cubiertas.


Estudiar los artículos 4.9 y 4.10 referidos a las cargas de cubiertas livianas

inclinadas.

2. Introducción.

Las cubiertas livianas con pendientes poseen sobrecargas que se producen

por el peso de operarios y herramientas en tareas de instalación, mantenimiento o

limpieza. Por la inclinación que estos techos poseen la intensidad y permanencia de

esas cargas son reducidas. Además participan en el diseño estructural de las piezas

soportes de cubierta, pero vale la reflexión que en caso de vientos o lluvias, en

general la sobrecarga operativa de cubierta se anula. La simultaneidad de cargas

por vientos con estas sobrecargas es de muy raro suceso. Las cargas de viento,

nieve y agua se estudian en capítulos apartes.

3. Cálculo de sobrecarga.

El R 101 (Capítulo 4: 4.9) adopta expresiones que permiten aproximar la

carga viva sobre cubiertas, planas, horizontales, con pendientes o en arcos. En el

caso de las cubiertas las sobrecargas se determinan en función de dos variables:

a) Área de tributaria.

b) Pendiente de la cubierta.

La fórmula o expresión (4.2) del R 101:

𝐿𝑟 = 0,96 ∙ 𝑅1 ∙ 𝑅2

Lr: sobrecarga de cubierta en proyección horizontal en kN/m2.

R1: función del área tributarias.

R2: función de la pendiente.

En la gráfica el eje de las ordenadas indica el valor de la sobrecarga, que se

reduce en la medida que aumenta los valores de pendiente en abscisa. La gráfica

que resultan de esas fórmulas son lineales, rectas. En ambos casos, cuando aumenta

la superficie tributaria y la pendiente, mayor será la reducción de la sobrecarga.

Utiliza fórmulas cuyas variables son la superficie tributaria y la pendiente.

La gráfica en el eje “yy” indica el valor de sobrecarga y en el “xx” la pendiente

(Figura 32.1).


448

Figura 32.1

Los ejemplos de estas sobrecargas se encuentran en “Aplicaciones”.

El esquema que sigue (Figura 32.2) muestra de manera general los gra-

dos o porcentajes de pendiente y la manera que se considera el área tributaria.

Las pendientes de cubierta se indican en grados o en porcentual. Las usuales

oscilan entre los 10 a 30 grados.

Figura 32.2

En la (Figura 32.3) que sigue se indica el área tributaria de la correa de

cubierta de una cubierta inclinada.

Figura 32.3

El área tributaria (Figura 32.4) es la superficie que descarga sobre la

columna.


449

Figura 32.4

4. Estudio del R 101 artículo 4.9.

Este artículo adopta expresiones que reducen la carga viva sobre cubiertas,

planas, horizontales, con pendientes o en arcos. Utiliza fórmulas cuyas variables

son la superficie tributaria y la pendiente.

4.9. Cargas sobre cubiertas.

4.10. Cargas en cocheras.

4.9: Sobrecargas mínimas para cubiertas.

R 4.9.1 Cubiertas planas, horizontales o con pendiente y curvas.

Las cubiertas comunes planas, horizontales o con pendiente y curvas se di-señarán para las sobrecargas especificadas en la expresión 4.2 u otras combinaciones de cargas de control fijadas en los reglamentos específicos de cada material, aquélla que produzca las mayores solicitaciones.

De manera simplificada: Las cubiertas se diseñarán para las sobrecar-

gas que produzcan las mayores solicitaciones.

Sobre las cubiertas actúan cargas de viento, nieve, hielo, sobrecargas y

cargas concentradas en alguno de los nudos de cabriadas (ver artículo 4.2), no

actúan de manera simultánea, excepto la carga concentrada en nudo inferior

que puede actuar independiente del clima. Sin embargo en artículo 4.2 el re-

glamento establece “Estas cargas no actuarán simultáneas con las sobrecargas

del 4.9”.

En estructuras tales como invernaderos, donde se usa andamiaje especial como superficie de trabajo para obreros y materiales durante las opera-ciones de reparación y mantenimiento, no se podrá usar una carga de cu-bierta menor que la especificada en la expresión (4.2) a menos que la apruebe la autoridad bajo cuya jurisdicción se realiza la obra.

El coeficiente de reducción para las “L” de las cubiertas está en función del área tributaria (At) y de pendiente (%).


450

Lr = 0,96 R1 R2 siendo 0,58 ≤ Lr ≤ 0,96 (4.2)

Lr: sobrecarga de cubierta por metro cuadrado de proyección hori-zontal en kN/m2.

Los factores de reducción son R1 y R2 y se determinarán como sigue:

R1 = 1 Para At ≤ 19 m2 R1 = 1,2 – 0,01076 At Para 19 m2 < At < 56 m2 R1 = 0,6 Para At ≥ 56 m2

Donde:

At área tributaria (ver comentarios artículo 4.8.1) en metros cuadrados soportada por cualquier elemento estructural y R2 = 1 Para F ≤ 4 R2 = 1,2 – 0,05 F Para 4< F <12 R2 = 0,6 Para F ≥ 12

Donde, para una cubierta con pendiente, F = 0,12 × pendiente, con la pen-diente expresada en porcentaje y, para un arco o cúpula, F = la relación al-tura-luz del tramo × 32.

C 4.9.1. Cubiertas planas, horizontales o con pendiente y curvas

Los valores especificados en la expresión (4.1.) que actúan verticalmente

sobre el área proyectada, han sido seleccionados como sobrecargas míni-

mas de cubierta, aún en localidades donde cae poco o nada de nieve. Esto

es así, porque se considera necesario proveer cargas ocasionales debidas

a la presencia de trabajadores y materiales durante las operaciones de re-

paración.

No es claro este punto. La expresión 4.1 corresponde a la reducción de

sobrecargas por no simultaneidad en edificios en altura. No es aplicable para

las cubiertas inclinadas.

En la tabla y gráficos (Figura 32.5 y 32.6) se encuentran las relaciones

entre las áreas tributarias “At” y el factor R1.

At R1

19 1,00

25 0,93

30 0,88

35 0,82

40 0,77

45 0,72

50 0,66

55 0,61

56 0,60 Figura 32.5


451

Dichos valores pueden ser representados por el gráfico donde se obser-

va la reducción de R1 en la medida que aumenta el At.

Figura 32.6

Una tarea similar realizamos con la relación del ángulo de inclinación

de la cubierta, el porcentual, el “F” y el “R2”.

Tabla 32.7: Relación entre ángulo, pendiente, “F” y “R2”.

Ángulo % F R2

6 10 1,2 1,00

12 20 2,4 1,00

17 30 3,6 1,00

22 40 4,8 0,96

26 50 6,0 0,90

31 60 7,2 0,84

35 70 8,4 0,78

39 80 9,6 0,72

42 90 10,8 0,66

45 100 12,0 0,60

Figura 32.7

El gráfico (Figura 32.8) indica la relación entre “F” y “R2”.

Figura 32.8


452

R 4.9.2. Cubiertas para propósitos especiales

Las cubiertas que permiten la circulación de personas se deben diseñar pa-ra una sobrecarga mínima de 3 kN/m2. Las cubiertas usadas para jardines o con propósitos de reunión, se deben diseñar para una sobrecarga míni-ma de 5 kN/m2. Las cubiertas usadas con otros propósitos especiales, se deben diseñar para las cargas apropiadas tal como decida y apruebe la autoridad bajo cuya jurisdicción se realiza la obra.

Las cubiertas planas con losas de hormigón armado en muchos casos se cal-

culan como “no accesibles” y luego con el tiempo cambia su destino y son utiliza-

das para reuniones, incluso en algunos casos bailables que generan vibraciones. La

carga sobre azoteas o cubiertas planas debe ser indicada con claridad en los docu-

mentos técnicos de las memorias, planillas y planos.

En circunstancias de un restaurant de planta baja y azotea accesible, en los

meses de verano los clientes usan la terraza para las comidas y también para reu-

niones bailables. En esos casos de cubiertas que permiten la circulación de perso-

nas, la sobrecarga mínima será de 3 kN/m2 (tres a cuatro personas por metro cua-

drado). El valor aumenta si la cubierta se utiliza para reuniones, en ese caso se debe

aumentar a 5 kN/m2.

En el artículo de “Aplicaciones” se presentan ejemplos.

C 4.9.2. Cubiertas para propósitos especiales

Los Proyectistas o Diseñadores Estructurales deberán considerar cual-

quier carga permanente adicional que pudiera surgir debido a elementos

provenientes del medio ambiente. Las sobrecargas de cubiertas con desti-

no o propósitos especiales, se pueden reducir de acuerdo con las disposi-

ciones del artículo 4.8.

5. Cargas sobre cocheras artículo 4.10.

Distingue las cargas uniformes de las concentradas, según la cantidad

de pasajeros y tipo de estacionamiento. Para ómnibus y camiones se calcula

para cada tipo de vehículo.

R 4.10. Sobrecargas para locales destinados a cocheras de automóviles.

R 4.10.1. Los pisos de garajes o sectores de edificios usados para almacenar

vehículos se deben diseñar para 2,5 kN/m2

de sobrecarga uniformemente dis-

tribuida, o para las siguientes cargas concentradas, lo que resulte más desfa-

vorable:

1. Para automóviles que no llevan más de 9 pasajeros, 9 kN actuando so-

bre una superficie de 13.000 mm2 (130 cm2).

2. Estructuras para estacionamiento por medios mecánicos (sin espacios

para circulación), 7 kN por rueda.

El peso promedio de un automóvil o camioneta (sin carga) es de uno 18 kN

(1.800 daN) y la superficie en proyección aproximada que ocupa es de unos ocho

metros cuadrados; el valor por metro cuadrado oscila en los 2,2 kN/m2 (220

daN/m2) valor que se aproxima al indicado en el punto R4.10.


453

El punto (1) no lo especifica, pero se supone 9 kN que actúan por rueda. La

superficie de contacto de una rueda (con carga) sobre pavimento se de unos 100

cm2, esta valor se aproxima el de 130 cm

2 (13.000 mm

2) indicados.

El punto (2) especifica carga por rueda. En estacionamientos mecánicos el

espacio entre vehículos se reduce. El lógico suponer que debe aumentar la carga

por rueda, sin embargo en este punto se reduce. También se puede considerar que

en estacionamientos mecánicos no hay pasajeros, por eso la reducción.

R 4.10.2. Para cargas horizontales originadas por vehículos, ver 4.3.2 C.

El artículo 4.3.2 C se refiere a “Los sistemas de barreras para vehículos pue-

den estar sujetos a cargas horizontales de vehículos en movimiento”. Estas cargas

horizontales se pueden aplicar normales al plano del sistema de barreras, paralelo

al plano del sistema de barreras, o en cualquier ángulo intermedio.

Las cargas en garajes que guardan camiones y ómnibus, se deben obtener a

partir de estudios especiales que consideren las características de los vehículos que

se deben estacionar en cada caso. Ver también el C 4.3.2. “Los sistemas de barre-

ras para vehículos pueden estar sujetos a cargas horizontales de vehículos en mo-

vimiento…”

C 4.10. Sobrecargas para locales destinados a cocheras de automóviles

Las cargas distribuidas que adopta la Norma ASCE 7-98 para el diseño ge-

neral de los elementos estructurales es bastante menor a los 3,5 kN indicados por el

Reglamento CIRSOC 101-1982. Sin embargo, la exigencia simultánea de verificar

los elementos estructurales para una carga concentrada importante, logra que se

puedan considerar convenientemente los efectos localizados producidos por las

cargas de las ruedas y a su vez no arrastrar hasta elementos estructurales alejados

cargas elevadas que no llegan a los mismos.

El Reglamento CIRSOC 101-82 consideraba el efecto de la concentración de

cargas mediante un coeficiente multiplicador que según fueran las dimensiones de

los elementos estructurales llegaba hasta el valor de 1,43, (para losas de dimensio-

nes pequeñas, por ejemplo) lo que llevaba a la carga distribuida general a un valor

de 5 kN/m2.

Por otra parte, este Reglamento fija las cargas máximas aceptables para los

automotores a guardar en función del número de pasajeros previstos por el uso de

dicho vehículo, mientras que en el Reglamento anterior era de 25 kN. De la consi-

deración de la cantidad de pasajeros y del peso de los vehículos correspondientes,

se podría inferir que el valor de carga máxima para un vehículo automotor en este

Reglamento es de 25 kN (2.500 daN/m2). Es decir que la utilización de los valores

indicados para sobrecargas distribuidas y concentradas estaría restringida a vehícu-

los cuya carga máxima sea alrededor de los 25 kN.

Mayores cargas se deben considerar como casos aparte según lo indicado en

el artículo 4.10.3.

R 4.10.3. Los garajes que guardan camiones y ómnibus se deben diseñar

con cargas acordes a las características de los vehículos que habrán de

utilizarlos.

Consideramos que en todos los proyectos y cálculos para la estructura sopor-

te de entrepiso destinado a garajes debe cumplirse antes con una tarea de investiga-

ción y diseño de las cargas que actuarán en su vida útil. Incluso es necesario esta-

blecer barreras superiores de limitación de tamaño de vehículo, así como de giro en


454

rampas. Una carga horizontal que no es considerada en este artículo es la dinámica,

provocada por el frenado o arranque brusco de vehículos.

C 4.10. Sobrecargas para locales destinados a cocheras de auto-

móviles. Las cargas distribuidas que adopta la norma Asce 7-98 para el diseño ge-

neral de los elementos estructurales es bastante menor a los 3,5 kN indica-

dos por el reglamento Cirsoc 101-1982.

6. Análisis de otros reglamentos. Comparativa.

Para una mejor comprensión, hacemos una comparativa con el Cirsoc 101

1982:

(1982) 4.1.2 Sobrecargas para locales destinados a cocheras de vehículos de peso inferior a 25 kN.

(1982) 4.1.2.1 Cuando las luces sean mayores de l0 = 3 m en losas y l0 = 5 m en vigas, la sobrecarga será de 3,5 kN/m2.

(1982) 4.1.2.2 Cuando alguna de las luces es menor que los valores de l0 especificados en el artículo 4.1.2.1, la sobrecarga deberá incrementarse en la relación l0 / l para vigas y l0 / l menor para losas y como máximo en 1,43, coeficiente que no se considerará para las cargas de columnas o pa-redes portantes.

El incremento de la sobrecarga se justifica en el suceso de colapso entre

flexión y corte. Este último es casi instantáneo, mientras que la flexión, muestra

antes de la rotura elásticas de advertencia.

(1982) 4.1.3 Posibilidad de choque de vehículos contra vigas, tabi-ques y muros portantes

Para considerar la posibilidad de choques de vehículos contra vi-gas, tabiques y muros portantes, se tomará una carga horizontal de 2 kN/m, aplicada a 0,50 m de altura del solado.

Esta carga en el ancho frontal del vehículo se transforma en unos 4 kN que

respondería a una desaceleración por impacto de unos 3 m/s2, valor bajo compara-

do con el la aceleración terrestre de 9,81 m/s2.

(1982) 4.1.4 Sobrecargas para locales destinados a cocheras de vehículos de peso superior a 25 kN.

Deberán determinarse, en cada caso, teniendo en cuenta las ca-racterísticas de los vehículos que las utilizarán.

No es claro este punto, si se tiene en cuenta que los “efectos localizados” a

causa de las ruedas en un garaje, son difíciles de ubicar de manera permanente. La

posición de las ruedas es absoluto respecto al vehículo, pero relativo respecto del

entrepiso de garaje.

El Cirsoc 101 ´82 nada dice de cargas concentradas o concentración de car-

gas. El factor 1,43 es utilizado por una cuestión geométrica en la diferencia del tipo

de rotura entre flexión y corte. Por otra parte, este reglamento fija las cargas máxi-

mas aceptables para los automotores a guardar en función del número de pasajeros

previstos por el uso de dicho vehículo, mientras que en el reglamento anterior era

de 25 kN.


455

El nuevo Cirsoc solo fija un número máximo de nueve pasajeros; no hay un

automóvil que transporte esa cantidad de personas. Con ese valor se debería pensar

en un vehículo tipo utilitario de transporte (tipo escolar).

7. Aplicación.

7.1. Cubierta de galpón.

El problema.

Determinar la sobrecarga que actúa en la cubierta del esquema siguiente (Figura

32.9).

Figura 32.9

Datos.

Área tributaria: A = 5,00 y B = 6,40 metros → At = 32 m2.

Pendiente 25 % (Ángulo: ≈ 15º) C = 1,25 metros.

Reglamento.

Del reglamento:

Lr = 0,96 R1 R2 siendo 0,58 ≤ Lr ≤ 0,96 (4.2)

R1 = 1 Para At ≤ 19 m2

R1 = 1,2 – 0,01076 At Para 19 m2 < At < 56 m2

R1 = 0,6 Para At ≥ 56 m2

R2 = 1 Para F ≤ 4

R2 = 1,2 – 0,05 F Para 4< F <12

R2 = 0,6 Para F ≥ 12

F = 0,12 × pendiente (pendiente expresada en porcentaje) para arco o cúpula, F =

la relación altura-luz del tramo × 32.


456

Solución.

Determinación de R1.

R1 = 1,2 – 0,01076 At para 19 m2 < At < 56 m

2

De tabla o gráfico 15.1: R1 ≈ 0,86


De tabla o gráfico 15.2: F ≈ 3 F = 0,12. Pendiente (%) = 0,12 . 25

= 3

R2 = 1,0 para F ≤ 4

Sobrecarga final.

Resultado final:

Lr = 0,96 . 0,86 . 1 = 0,82 kN/m2 = 82 daN/m

2.

7.2. Cubierta galpón de mayor área que la anterior.

El problema.

Determinar la sobrecarga que actúa en la cubierta de mayor área tributaria y tam-

bién mayor pendiente.

Datos.

Cubierta plana: At= 40 m2 Pendiente 50 %

Área tributaria: A = 5,00 y B = 8,0 metros. At = 40 m2.

Pendiente 50 % (Angulo: ≈ 26º) C = 2,50 metros.

Reglamento.

Del reglamento:

Lr = 0,96 R1 R2 siendo 0,58 ≤ Lr ≤ 0,96 (4.2)

Solución.


R1 = 1,2 – 0,01076 At para 19 m2 < At < 56 m

2

De tabla o gráfico 15.1: R1 ≈ 0,77


De tabla o gráfico 15.2: F ≈ 6 F = 0,12 .

Pendiente (%) = 0,12 . 50 = 6

R2 = 0,90

Sobrecarga final.

Resultado final:

Lr = 0,90 . 0,86 . 1 ≈ 0,78 kN/m2 = 78 daN/m

2.


457

33 R 101

Capítulos: 4.11, 12, 13 y 14.


En este capítulo se analizan los artículos 4.11 (Balcones), 4,12 (Fábrica, ta-

lleres y depósitos), 4,13 (Auto elevadores) y 4,14 (Puentes grúas) que corresponden

a la parte final del R 101.

9. Introducción.

Antes de iniciar el análisis es conveniente realizar algunas reflexiones so-

bre estos artículos; abarcan cuatro aspectos, pero uno solo es el de mayor estadísti-

ca de fallas y tiene la particularidad de afectar a personas y bienes de personas de la

calle y de usuarios de la vivienda siniestrada. Sin embargo el R 101 le dedica solo

tres renglones en el Reglamento y dos párrafos en los Comentarios. En los restan-

tes como fábricas, talleres, auto elevadores y puentes grúas se extiende en conside-

raciones redundantes, dado que establecer las cargas para fábricas y talleres es im-

posible; existen tantas cargas como tipo y destino de ellos. En estos casos el R 101

debe exigir una investigación y memoria de estudio de las cargas que serán utiliza-

das en el cálculo y diseño estructural. En cuanto a las grúas y auto elevadores los

fabricantes indican en sus manuales y folletos las características de las cargas que

pueden soportar.

10. Características de los balcones.

10.1. General.

En la mayoría de los edificios los voladizos se materializan mediante bal-

cones que dan al frente o fondo del edificio. La situación de colapso en los balco-

nes, es repetida y desgraciada. Tanto que en la Argentina se ha aprobado una ley

llamada “ley de los balcones” donde el poder legislativo ingresa en el área de la

ingeniería y la arquitectura para establecer normas sobre el diseño y uso de los

balcones.

10.2. Condiciones de borde, deformaciones, construcción y uso.

En realidad el problema de los balcones va más allá que las cargas, ellos

tienen a diferencia de todos los otros elementos estructurales:

Poseen un solo apoyo, un único empotramiento en su extremo.

Por ello las deformaciones diferidas de la fluencia lenta

Las deformaciones elásticas son mucho mayores.

El problema constructivo; las armaduras de los balcones en voladizo están en

la parte superior de la losa, durante el proceso constructivo en ocasiones son

movidas; los operarios caminan sobre ellas.

El recubrimiento de hormigón de las armaduras de balcones debe ser mayor

que el de vigas y losas internas.


458

Por último es el del uso; los usuarios, los propietarios, transforman a los balco-

nes en lugares de acopio de macetas y vasijas con tierra y plantas (no tenidas

en cuenta en el origen),

Además con el agravante de las aguas de riego que resultan ácidas al salir del

macetero.

Vemos así que los balcones no solo están expuestos a mayores sobrecar-

gas; también a problemas estáticos, constructivos y de uso. En la imágen que si-

guen (Figura 33.1) muestran la excesiva carga en los balcones por la presencia de

maceteros con plantas de todo tipo.

Figura 33.1

11. La ley 257 sobre balcones.

Es correcta la consideración de falta de estudios sobre balcones de parte de

la ingeniería en construcciones, de las universidades y también del Cirsoc. Tanto

que ese abandono por una de las partes estructurales de los edificios tuvo que ser

atendida de un grupo de personas ajenas a la ingeniería: los legisladores de CABA

(Ciudad Autónoma de Buenos Aires). Así en el año 1999 entra en vigencia la Ley

257 sobre construcción, mantenimiento y revisión de los balcones. La ley surge por

los sucesos repetidos de accidentes por caída de balcones que afectaron los tran-

seúntes.

El resumen y espíritu de la ley 257 establece que los usuarios de edificios

que tengan salientes de cualquier tipo (balcones, cornisas, elementos decorativos,

marquesinas, etc.) en frentes, contra frentes o patios internos deben presentar un

Certificado de Conservación que demuestre el buen estado de los mismos. La ins-

pección se realiza en períodos que oscilan entre 2 y 10 años según la antigüedad

del edificio.

12. Jerarquías.

Las cargas poseen jerarquías que en la mayoría de los casos están dados por

las magnitudes nominales establecidas en las tablas del R 101, pero es necesario

destacar otro tipo de jerarquía que está dado por las condiciones de borde de la

pieza en estudio. En carga uniforme repartida, una losa o viga sobre dos apoyos el

factor “m” del flector es 8, mientras que en voladizo, con solo un apoyo empotrado

del “m” desciende a 2. Entonces para una misma carga la situación de voladizo es

cuatro veces más comprometida que la del elemento con dos apoyos.

En las vigas continuas se pueden plastificar sus apoyos y seguir resistiendo,

en el caso del voladizo la plastificación significa colapso o una elevada deforma-

ción que imposibilita su uso normal. De los antecedentes que existen el balcón que

en la mayoría de los casos es voladizo, tiene el porcentual mayor de sucesos de

fallas.


459

Las losas y vigas de un edificio de viviendas en altura tienen la ventaja de las

paredes divisorias, sean de ladrillos huecos o paneles livianos. Siempre actúan

como puntales en los casos de elásticas, deformaciones o vibraciones. Esta situa-

ción en los voladizos no se da; ellos están sin protección en la mayoría de los ca-

sos.

Además de todo lo anterior, el balcón es la parte de la vivienda que está ex-

puesto a los bruscos cambios climáticos, no solo diarios de noche y día, sino tam-

bién a las lluvias, las estaciones del año y de los efectos antrópicos: las plantas en

macetas y los desperdicios de los animales mascotas. De todo lo anterior, las cargas

de balcones poseen una jerarquía muy superior a las de otros elementos interiores

del edificio. Por ello la necesidad de un cuidadoso diseño.

13. Estudio del R 4.11: Balcones.

R 4.11. Sobrecargas para balcones.

Para edificios de oficinas, edificios públicos, locales comerciales o indus-triales, etc., el valor de la sobrecarga no podrá ser menor que el fijado pa-ra el local o locales a los cuales sirven. En ningún caso la sobrecarga será menor que 5 kN/m2.

Es todo lo que dice el R 101, nada más; para una de las piezas más compro-

metidas del edificio. Consideramos que el reglamento debe exigir, recomendar que

en los casos anteriores, sin excepción, las cargas deben ser diseñadas mediante la

estadística y la matemática probabilística.

En la tabla 4.1 del R 101 de sobrecargas, en la página 21 se establece:

1. Viviendas en general: 5 kN/m2.

2. Casas de 1 y 2 familias no excediendo 10 m2: 3 kN/m2

3. Otros casos: artículo 4.12.

Hacemos un análisis de cada renglón o punto:

Punto 1 y 2: Es confusa la indicación de la tabla 4.1; no se aclara la diferen-

cia entre “viviendas en general” y “casas de 1 y 2 familias”. Suponemos que “vi-

vienda…” se refiere a departamentos familiares en edificios en altura, mientras que

“casas…” a las construcciones de dos plantas que puede albergar una familia en

cada nivel.

Punto 2: Los balcones de viviendas o casas de dos pisos, tienen una superfi-

cie promedio de ≈ 6,0 m2. Está demostrado en el artículo 4.1 del R 101 que las

sobrecargas aumentan cuando se reduce la superficie tributaria. En este punto, el

reglamento realiza una recomendación contradictoria: establece 3 kN/m2 para su-

perficies más pequeñas.

Punto 3: se refiere a las sobrecargas para fábricas, talleres y depósitos.

Los Comentarios del reglamento amplían con los puntos que siguen:

C 4.11. Sobrecargas para balcones (Comentarios).

Cuando se prevea que las solicitaciones que se originan por las cargas ac-

tuantes sean mayores que las que surjan de la consideración de la sobre-

carga reglamentaria (por ejemplo maceteros fijos o móviles importantes

en los extremos de los voladizos), se deberá calcular con las sobrecargas

reales.


460

La carga uniforme en los balcones se da en pocos casos. Por su reducida su-

perficie, en general las cargas se ubican en sus bordes extremos, así sean personas

que observan algún evento de la calle o las macetas y plantas en busca de lluvia y

sol.

Se hace notar que el comportamiento estructural de los balcones no ha si-

do hasta el momento en nuestro país suficientemente adecuado, ya sea por

defectos estructurales de construcción, exceso de carga, o reducción ace-

lerada de su vida útil por agresión de agentes externos (humedad, tempe-

ratura, etc.). Por tal razón se recomienda adoptar los máximos recaudos

para garantizar un comportamiento correcto y durable de los mismos.

Falta agregar que la conducta de los balcones no fue el esperado por la au-

sencia de normativas y reglamentos de las autoridades competentes.

14. Estudio del 4.12: Fábricas y talleres.

El R 101 debe establecer el estudio de las tareas y características de cada lo-

cal y fundamentar los análisis de las cargas. Indica valores mínimos para talleres de

manufactura liviana y pesada, pero no define la diferencia entre “carga liviana” y

“carga pesada”. En realidad consideramos que es imposible reglamentar carga al-

guna en talleres, menos aún en depósitos. El reglamento no debería indicar ningún

valor, sí en cambio exigir la fundamentación de las cargas repartidas o concentra-

das en las memorias de cálculo.

R 4.12. Sobrecargas para fábricas, talleres y depósitos

R 4.12.1. Sobrecargas para fábricas y talleres

Se deberán investigar las tareas y características de cada local y funda-

mentar los valores previstos en el análisis que se tomarán para el cálculo

de la estructura. Independientemente de ello, se deben considerar los si-

guientes valores mínimos:

Fábricas o talleres de manufactura liviana

Carga uniformemente distribuida: 6 kN/m2

Carga concentrada: 9 kN

Fábricas o talleres de manufactura pesada

Carga uniformemente distribuida: 12 kN/m2

Carga concentrada: 14 kN

Establecer estos valores es reducir la capacidad o el interés por diseño de

cargas, en especial en lugares como fábricas donde la variación es muy grande. Por

ejemplo la ubicación de un torno para piezas metálicas de más de dos metros entre

puntas puede llegar a pesar más de 40 kN (4.000 daN).

En fábricas es muy difícil de proyectar con cargas uniformes distribuidas.

Las maquinarias poseen apoyos y éstos son puntuales o lineales. Desde otra re-

flexión, utilizar las cargas indicadas es un riesgo no solo en lo estructural sino en lo

económico. Por ejemplo diseñar con 14 kN como concentrada, sin indicar su sepa-

ración, su espacio o superficie es imposible. En la actualidad el peso del motor y su

caja de velocidad de vehículos medianos supera los 14 kN (1.400 daN).


461

R 4.12.2. Sobrecargas para depósitos

Los valores de las sobrecargas en depósitos se obtendrán multiplicando

las superficies o volúmenes considerados por los correspondientes pesos

unitarios. Los valores de los pesos unitarios se indican en la Tabla 3.2. pa-

ra materiales de construcción y diversos materiales almacenables. Sin em-

bargo, los valores mínimos a considerar son:

Depósitos para carga liviana: 6 kN/m2.

Depósitos para carga pesada: 12 kN/ m2

R 4.12.3. Identificación de la sobrecarga

En todos los edificios destinados total o parcialmente a talleres, fábricas o

depósitos, se debe colocar en cada piso y en lugar visible, una placa in-

amovible que indique la sobrecarga prevista en el cálculo, con la leyenda

"carga máxima......kN m2.

Cumplir con este requisito salva al proyectista de problemas futuros, en los

casos que las cargas excedan las utilizadas para el diseño. En fábricas y depósitos

existe una variedad tan grande de volúmenes, formas y pesos específicos que resul-

ta imposible entregar desde un Reglamento valores de diseño. En todos los casos

las estructuras deben ser calculadas luego de un preciso diseño de cargas, según el

destino.

C 4.12. No hay comentarios.

15. Estudio del 4.13: auto elevadores.

Por variedad de auto elevadores que existe en el mercado, además de aque-

llos que se fabrican a pedido, no es posible aplicar un reglamento o normativo a

ellos. En cada caso se debe estudiar no solo la carga estática que eleva, sino tam-

bién las cargas inerciales de arranque y frenado.

Figura 33.2

A la izquierda mostramos un auto elevador y a la derecha un monta carga.

Por la diversidad de modelos resulta imposible establecer valores. Consideramos

que el diseño de las cargas generadas por estos aparatos deben ser obtenidos desde

los manuales del fabricante. Con especial cuidado de incorporar las fuerzas inercia-

les de arranque y frenado como ya se dijo al principio.


462

R 4.13. Auto elevadores.

R 4.13.1. En los locales destinados a depósito, donde sea factible la utili-

zación de auto elevadores, se deberán tener en cuenta las cargas transmi-

tidas por éstos. Los valores de las cargas que figuran en el presente Re-

glamento, corresponden a auto elevadores con una capacidad de carga de

10 kN y de las siguientes características:

Peso cargado total 36 kN

Ancho total 1,00 m

Ancho de trocha 0,80 m

Largo total 3,00 m

Distancia entre ejes 2,00 m

Carga estática en eje más cargado 30 kN

Reiteramos, los datos anteriores corresponden solo a un tipo de auto eleva-

dor. En el mercado existen muchos modelos y el propietario debe entregar al pro-

yectista el modelo específico que se utilizará.

R 4.13.2. Las estructuras resistentes deberán soportar la acción

más desfavorable de los siguientes estados de carga: a) Dos auto elevadores adosados en sentido longitudinal (uno detrás

de otro), y la sobrecarga prevista para el local.

b) Dos auto elevadores adosados en sentido transversal (uno al lado

del otro), y la sobrecarga prevista en el local.

En los casos a) y b) se dejará libre de sobrecarga una faja de 0,50 m con-

tigua a los auto elevadores y la franja para circulación de éstos.

c) Dos cargas concentradas de 15 kN, originadas por el eje más car-

gado (30 kN) y separadas 0,80 m.

R 4.13.3. Sobre los tabiques portantes, columnas y vigas invertidas o pa-

rapetos ubicados directamente por encima del local dado, se supondrá

aplicado un esfuerzo horizontal de 18 kN/m ubicado a una altura de 0,75

m sobre el solado en consideración. Las columnas se calcularán solamente

para la acción de la sobrecarga asignada al local.

R 4.13.4. Cuando se desee proyectar la estructura para la acción de auto

elevadores de menor capacidad, y en los casos de locales destinados a so-

portar auto elevadores mayores que los previstos, se deberá efectuar un

cuidadoso análisis de carga. En todos los casos, en la placa exigida en el

artículo 4.12.3, se deberán consignar las características de los auto eleva-

dores que pueden operar en el local.

El párrafo resaltado es el más adecuado a este artículo.

R 4.13.5. Los valores precedentemente indicados incluyen el efecto

dinámico correspondiente.

Es necesario que dentro de los datos requeridos por el proyectista sobre los

auto elevadores figure la masa total (peso propio más la carga que transporta) y la

aceleración de arranque y frenada para establecer las sobrecargas horizontales y

verticales.


463

C 4.13. No hay comentarios.

16. Estudio del 4.14: Puentes grúas.

En este artículo realizamos las mismas consideraciones que las del anterior;

es impracticable reglamentar sobre puentes grúas dado la enorme variedad que

existe en el mercado. En todos los casos se debe realizar el análisis de las cargas y

el cálculo de:

a) Del puente grúa.

b) De la estructura que los sostiene.

En ambos casos considerando las cargas estáticas y las dinámicas.

Figura 33.3

En la imagen superior un puente grúa con una estructura independiente so-

porte, en la de abajo un puente grúa auto portante.

Copiamos los artículos del Reglamento y advertimos que algunas considera-

ciones resultan obvias y generales. Reiteramos una vez más; aquí solo es válido un

análisis de cargas a nivel riguroso y un cálculo que interprete tanto a las cargas

estáticas como dinámicas.

R 4.14. Cargas producidas por puentes grúa.

Las cargas que se adoptan para el diseño de las vigas carriles inclu-

yendo las conexiones y ménsulas de soporte, de puentes grúas móviles y mo-

norrieles deben incluir las cargas máximas de las ruedas de la grúa (cargas

verticales) y el impacto vertical, y fuerzas laterales y longitudinales induci-

das por el puente grúa en movimiento.

R 4.14.1. Carga máxima de rueda

Las cargas máximas de rueda son las producidas por la suma del pe-

so del puente grúa, más el peso del carro, más la carga útil, dispuestos de

modo tal de producir los efectos más desfavorables sobre la estructura so-

porte del puente grúa.

R 4.14.2. Impacto vertical

Las cargas máximas de las ruedas del puente grúa se deben incre-

mentar con el porcentaje que se indica a continuación para tener en cuenta

el impacto vertical inducido o la fuerza vibratoria:

Puentes grúa operados desde cabina o por control remoto 25 kN.

Puentes grúa operados por comando eléctrico manual 10 kN.


464

R 4.14.3. Fuerza transversal (bamboleo)

La fuerza transversal total sobre ambas vigas porta grúa, provocada

por puentes grúa accionados eléctricamente, se debe calcular tomando el

20% de la suma de la carga útil del puente grúa más el peso del aparejo de

izaje y del carro. La fuerza transversal se supondrá actuando en ambos sen-

tidos sobre la cara superior del riel, y se distribuirá teniendo en cuenta la

rigidez lateral de las vigas porta grúa y de su estructura de apoyo.

R 4.14.4. Fuerza longitudinal (frenado)

Las fuerzas longitudinales provocadas por puentes grúa accionados

eléctricamente se deben calcular tomando el 10% de las cargas máximas de

rueda. La fuerza longitudinal se supondrá actuando en ambos sentidos sobre

la cara superior del riel.

C 4.14. Cargas en puentes grúas. Se hace notar la diferencia que existe en el cálculo de las fuerzas

máximas verticales y las fuerzas longitudinales por un lado, y las fuerzas la-

terales o de bamboleo por el otro. Las fuerzas máximas verticales y longitu-

dinales se obtienen de considerar la carga máxima de rueda, lo que incluye

el peso del puente grúa, la capacidad de carga y el peso del carro, con el

carro colocado en la posición más desfavorable.

La fuerza lateral o de bamboleo, por el contrario, solo incluye un

porcentaje de la suma de los elementos móviles, es decir, del peso máximo a

levantar por el carro (capacidad de carga, peso del elemento de izaje, y ca-

rro propiamente dicho). Se excluye para el cálculo el peso propio del puente

grúa.

En el caso de la fuerza lateral o de bamboleo, se calcula la fuerza que

va hacia cada viga carril teniendo en cuenta la rigidez horizontal tanto de la

viga carril como de su estructura soporte. Es decir, se distribuye la fuerza

de bamboleo en función de la rigidez transversal del sistema considerando

al puente grúa como infinitamente rígido.

Cuando se trata de puentes grúas veloces, de gran capacidad o espe-

ciales, los requerimientos para el diseño son más rigurosos que los indica-

dos en el presente Reglamento.

De toda la lectura anterior obtenemos una conclusión; las cargas de auto

elevadores y las producidas por puentes grúas deben ser analizadas, diseñadas y

calculadas en cada caso particular con cuidado y rigor.

17. Aplicación.

El problema.

Establecer los diferentes diseños estructurales que se pueden utilizar para

sostener los balcones.

Datos.

Sobre carga: adoptamos lo indicado en Tabla 4.1 para viviendas en general:

500 daN/m2.

Largo en voladizo: 1,40 metros.

Largo en ancho: 5,00 metros.


465

Verificación de sobrecarga.

Cantidad de personas por metro cuadrado para una carga de 500 daN/m2,

adoptamos como peso promedio de cada una en 75 daN/m2 (Figura 33.4).

Cantidad: 500 / 75 ≈ 7 personas por metro cuadrado.

Superficie total del balcón: 1,40 . 5,00 = 7,00 m2.

Cantidad total de personas sobre el balcón: ≈ 47.

Figura 33.4

La figura (Reglamento Construcción de Venezuela) muestra la forma que

se agrupan las personas para alcanzar los 500 daN/m2. Es una situación posible en

caso de sucesos extraordinarios, en especial incendios en pisos inferiores que impi-

den el descenso de las personas por la contaminación del humo.

Altura mínima deformación losa.

El balcón se lo puede construir según alguno de los siguientes criterios:

a) En voladizo.

b) Apoyado en dos vigas en voladizos.

c) Apoyado en tres vigas combinadas (voladizo y tramo simple).

Mantenemos las dimensiones anteriores de longitud de voladizo (1,40 me-

tros y vigas (5,00 metros).

Voladizo simple: En condiciones de borde la losa del balcón se empotra en

la viga y losa interior; es el diseño más desfavorable (Figura 33.5).

Figura 33.5

Viga invertida en voladizo y viga simple en el extremo: En ocasiones

donde las barandas macizas del balcón pueden ser utilizadas como vigas invertidas

en voladizo, que sostienen en el extremo a otra viga de apoyos simples. Este es el

caso más favorable y seguro. Luz de cálculo simple apoyo: 1,40 metros (Figura

33.6).


466

Figura 33.6

Apoyada en las vigas en voladizo: En este caso las condiciones de borde

son dos vigas que salen de la estructura en voladizo y la losa de balcón se apoya

sobre ellas. Luz de cálculo apoyos simples 5,00 metros (Figura 33.7).

Figura 33.7

De la tabla de altura mínima obtenemos la altura (Figura 33.8):

Figura 33.8

En voladizo: m = 12 h = 140 / 12 ≈ 12 cm

Simple apoyo corto: m = 30 h = 140 / 30 = 5 cm

Simple apoyo largo: m = 30 h = 500 / 30 = 17 cm

Deformaciones elásticas para cada caso.

a) En voladizo:

𝑓 =𝑞𝑙4

8𝐸𝐼=

5. 1404

8.200000.14400≈ 1,0 𝑚𝑚


467

b) En apoyo corto (1,40 metros):

𝑓 =5

384

𝑞𝑙4

𝐸𝐼=

5.5. 1404

384.200000.1041≈ 0,1 𝑚𝑚

c) En apoyo largo (5,00 metros):

𝑓 =5

384

𝑞𝑙4

𝐸𝐼=

5.5. 5004

384.200000.40942≈ 5,0 𝑚𝑚

La deformación de la situación (c) tiene una elástica 50 veces superior a la (b).

Grados de estabilidad según los apoyos.

En situación de voladizo el grado de falla es mayor por la existencia de un

solo apoyo, en uno de sus bordes que genera empotramiento. La cupla resistente

está dentro del apoyo. En situación de losa apoyada sobre vigas la falla es menor;

hay dos apoyos. Incluso pueden plastificarse y la losa de balcón continuar resis-

tiendo.

Posición de las barras.

Solo en caso (a) las barras se ubican en la parte superior de la losa, al encon-

trarse muy cercanas a la superficie superior son afectadas por la humedad, los resi-

duos del riego de plantas, excrementos de animales domésticos y la corrosión de

las barras es mucho más veloz que si estuvieran ubicadas en la parte inferior de la

losa.


468


469

34 R 102 Viento.

1. Objeto.

Interpretar el Cirsoc 102 “Reglamento Argentino de Acción del Viento so-

bre las Construcciones”. Estudiamos los aspectos generales, el análisis completo se

lo realiza según lo indicado en el R 102. Algunos párrafos son copia textual del

mismo.

2. General.

2.1. Diseño por viento. Las cargas laterales de viento y sismo son las principales variables para el

diseño de edificios en altura. Para los edificios de alturas promedios a los 30 a 40

metros (10 a 15 niveles) recibe cargas de viento pero no afectan el diseño; el peso

propio estabilizante es mucho mayor que las cargas de viento. Por arriba de esas

alturas se incrementa de manera exponencial el consumo de material y cambian los

diseños estructurales.

Con los nuevos materiales de la industria de la construcción y el avance de

los métodos de cálculos, las estructuras de los edificios altos resultan más eficien-

tes que décadas anteriores. Estos edificios son más propensos al movimiento de

oscilación. Si bien se avanza en los diseños para reducir los movimientos, los

parámetros actuales están fuera de la ingeniería estructural; se ubica en el confort

humano. La relación del tipo de viento, la velocidad y las ráfagas en los pisos altos

generan balanceos que afectan al usuario. En estos edificios muy altos los niveles

superiores de oficinas se restringen las tareas en función de la magnitud del movi-

miento.

2.2. Otras ciencias. No es conveniente estudiar las cargas de viento sin antes conocer los prin-

cipios de otras ciencias que las destacamos:

Equilibrio y elasticidad.

Movimiento en línea recta y en dos o tres dimensiones.

Leyes del movimiento de Newton.

Trabajo y energía cinética.

Energía potencial elástica.

Impulso y choque.

Movimiento periódico.

Todas ellas, excepto la primera de “Equilibrio y Elasticidad” tienen como

variables el tiempo, la distancia y la masa. La carga del viento la produce la com-

binación de la masa de aire, de la velocidad que posee y la desaceleración al tocar

las paredes del edificio.

Las referencias de los Capítulos que se indican corresponden al R 102.

2.3. Glosario.


470

Velocidad básica.

Se la obtiene del mapa de la Figura 1 A o de la Tabla de la Figura 1 B.

Regiones especiales.

La velocidad se debe incrementar donde existen registros de velocidades

más altas que las indicadas en la Figura 1 A.

Datos climáticos.

Se pueden utilizar los datos climáticos regionales mediante procedimientos

estadísticos con longitud del registro, error de muestreo, tiempo promedio, altura

del anemómetro, calidad de los datos y la exposición del terreno.

Factor de direccionalidad.

El factor Kd se lo obtiene de la Tabla 6.

Factor de importancia “I”.

Se lo obtiene de la Tabla 1 en base a la Tabla A-1 del apéndice A.

Categorías de exposición.

Se la obtiene del mapa de la Figura 1 A o de la Tabla de la Figura 1 B.

Exposición A: Centro de grandes ciudades con 50 % o más edificios de al-

tura superior a los 20 metros.

Exposición B: Áreas urbanas y suburbanas, áreas boscosas o terrenos con

obstrucciones.

Exposición C: Terrenos abiertos con obstrucciones dispersas, con alturas

menores a 10 metros.

Exposición D: Áreas costeras planas, sin obstrucciones.

Efecto de ráfaga “G”.

Tiene en cuenta las cargas de viento en la interacción de la rigidez del edi-

ficio y la turbulencia del viento. Se lo determina mediante lo indicado en el punto

5.8 del R 102.

3. Métodos de cálculo.

3.1. Introducción. El R 102 admite utilizar tres métodos según la altura del edificio, su impor-

tancia y la región donde se ubica. Los clasifica de la siguiente manera:

Método 1 – Procedimiento simplificado. Capítulo 4, para edificios que reúnen los

requisitos allí indicados.

Método 2 – Procedimiento analítico. Capítulo 5, para edificios y otras estructuras

que reúnen los requisitos allí indicados.

Método 3 – Procedimiento del Túnel de Viento. Capítulo 6.

La carga de viento total que actúa sobre un edificio es el valor absoluto de

la suma de presión de barlovento y succión de sotavento.

3.2. Método simplificado.

Condiciones para ser utilizado.

Para utilizar este método el edificio debe cumplir con las siguientes carac-

terísticas:

Edificio con diafragmas simples, tal como se define en el Capítulo

2.

Pendiente de cubierta menor que 10º.


471

Altura media de la cubierta menor o igual a 10 m.

Edificio o estructura de forma regular, como se define en el Capí-

tulo 2.

El edificio no se encuadra como edificio flexible, como se define

en el Capítulo 2.

No existen juntas de dilatación o separaciones.

No está sujeto a los efectos topográficos del artículo 5.7. (esto es,

Kzt = 1,0).

Pasos a seguir en el diseño.

Enumeramos la secuencia de los procedimientos para obtener la carga de

viento.

1. Se determina la velocidad básica de viento “V” según el artículo

5.4. Debe suponerse que el viento sopla desde cualquier dirección

horizontal.

2. Se determina un factor de importancia “Ι” de acuerdo con el artí-

culo 5.5.

3. Se establece una categoría o categorías de exposición de acuerdo

con el artículo 5.6.

4. Se fija la categoría de cerramiento según el artículo 5.9.

5. Las cargas de viento para el sistema principal resistente a la fuerza

del viento se determinan a partir de la Tabla 2. Estas cargas se de-

ben aplicar normales a la superficie, y se considerará que actúan

simultáneamente en las paredes de barlovento, y con la presión ne-

ta de cubierta aplicada sobre todas las superficies de cubierta.

6. La carga de viento de diseño para los elementos componentes y de

revestimiento se calcula a partir de la Tabla 3.

En general, este método se lo aplica desde las tablas y factores del R 102.

3.3. Método analítico.

Condiciones para ser utilizado.

El edificio debe cumplir con todas las siguientes características:

Forma regular, como se define en el Capítulo 2.

No poseer características de respuesta que den lugar a cargas

transversales de viento, desprendimientos de vórtices, inestabilidad

debida a galope o flameo. Por su ubicación, tampoco deben mere-

cer consideración especial los efectos de canalización o golpeteo

en la estela debido a las obstrucciones a barlovento.

Pasos a seguir en el diseño.

La secuencia de los procedimientos es la siguiente:

1. Determinar la velocidad básica del viento “V” y el factor de direc-

cionalidad “Kd“ de acuerdo con el artículo 5.4.

2. Determinar el factor de importancia “Ι” de acuerdo con el artículo

5.5.

3. Calcular para cada dirección de viento una categoría o categorías

de exposición y los coeficientes de exposición para presión diná-

mica Kz o Kh, según corresponda, de acuerdo con el artículo 5.6.

4. 4. Se determina un factor topográfico Kzt de acuerdo con el artículo

5.7.

5. Determinar un factor de efecto de ráfaga G o Gf, según correspon-

da, de acuerdo con el artículo 5.8.


472

6. Determinar una clasificación de cerramiento de acuerdo con el

artículo 5.9.

7. Determinar el coeficiente de presión interna GCpi, de acuerdo con

el artículo 5.11.1.

8. Calcular los coeficientes de presión externa Cp o GCpf, o los coefi-

cientes de fuerza Cf, según corresponda, de acuerdo con los artícu-

los 5.11.2. ó 5.11.3. respectivamente.

9. Calcular la presión dinámica qz o qh, según corresponda, con el

artículo 5.10.

10. Determinar la carga de viento de diseño p o F de acuerdo con los

artículos 5.12. y 5.13., según corresponda.

En este método participan mayor cantidad de variables que en el simplifi-

cado.

3.4. Método del túnel de viento.

Características.

Este método es complejo y de alto costo, su aplicación es posible en edifi-

cios de características especiales que justifiquen su realización. En la imagen de la

figura 34.1 se observa el túnel de la Facultad de Ingeniería de la UNNE en la ciu-

dad de Resistencia (Chaco).

A la izquierda se ubican la entrada de aire que sufre una aceleración por la

contracción del túnel. En en el medio se encuentra la zona de trabajo, allí existe

una plataforma giratoria y se ubica el modelo en escala que en promedio es de

1:400. En la parte derecha están los motores y ventiladores que generan el movi-

miento del aire a elevadas velocidades.

En la maqueta se ubican sensores que miden la presión (diferenciales) en

las diferentes partes del edificio.

Figura 34.1

En la cámara de ensayos se encuentran los equipos de medición de alta

tecnología como scanner de presiones fluctuantes, anemómetro de hilo caliente,

equipo de acelerometría y sistema de medición de deformaciones instantáne-

as. Toda la información es procesada para obtener las diferentes intensidades de la

carga del viento en las distintas áreas del edificio.

4. Aplicación.

4.1. Inti – Cirsoc.


473

En la página web del Inti – Cirsoc, se encuentra el “Reglamento Argentino

de Acción del Viento sobre Construcciones” y además las Guías con ejemplo para

comprender mejor el procedimiento de cálculo. Indicamos los ejemplos:

1. Edificio comercial, con lados de 10 m x 20 m y 5 m de altura con muros de

bloques de hormigón.

2. El edificio del ejemplo 1, utilizando el procedimiento simplificado.

3. Edificio en altura para oficinas, con lados de 30 m x 60 m y 48 m de altura.

4. El edificio del ejemplo 3, ubicado sobre una escarpa.

5. Vivienda de 288 m2 , con cubierta a dos y tres aguas.

6. La vivienda del ejemplo 5 sobre una colina aislada.

7. Edificio de un piso para comercio o industria, con cubierta a dos aguas, lados

de 60 m x 75 m y altura de alero de 6 m.

8. El edificio del ejemplo 7, usando disposiciones por baja altura para SPRFV.

9. Edificio con cubierta de una pendiente con voladizo, lados de 12 m x 24 m y

altura 4.5 m.

10. Letrero con lados de 6 m x 15 m, ubicado a 18 m sobre el terreno.


474


475

35 R 103 Sismo.

1. Objeto.

Estudiar los conceptos y principios generales el Cirsoc 103 “Reglamento

Argentino para Construcciones Sismorresistentes”.

2. Historia.

2.1. General.

Es necesario conocer la evolución que tuvieron los reglamentos de acciones

sísmicas (R 103) en un país donde la investigación de laboratorio en gran escala de

estructuras no se ha realizado por su elevado costo. El avance solo se ha logrado

mediante la interacción entre usuarios y especialistas del Inti – Cirsoc.

2.2. Prólogo del Reglamento 1991.

El escrito que sigue es copia del prólogo del Reglamento Inpres – Cirsoc 103

“Normas Argentinas para Construcciones Sismorresistentes” del año 1991, de su

lectura se desprende el procedimiento realizado para la actualización de los regla-

mentos.

Puesta en vigencia.

En 1984 fue puesto en vigencia en el orden nacional el Reglamento INPRE-

S-CIRSOC 103 “Normas Argentina par Construcciones sismorrestentes”. Sus pres-

cripciones normativas deben aplicarse con carácter obligatorio a toda obra pública

nacional.

Discusiones.

Con el transcurrir de estos últimos años, el INPRES ha podido recoger una

valiosa experiencia relacionada con la utilización del Reglamento por parte de los

usuarios, con quienes los profesional especializados del Instituto han tenido conti-

nuo y fructífero contacto a través de los cursos de divulgación del documento nor-

mativo, y de las numerosas consultas efectuaos sobre la correcta interpretación de

sus prescripciones.

Modificaciones.

A la luz de dichas experiencias, el INPRES ha considerado necesario intro-

ducir modificaciones en las prescripciones normativas del Reglamento, como así

también adicionar, a modo de anexos, esquemas de procedimiento tendientes a

facilitar su aplicación por parte de los usuarios, quienes son, en última instancia,

sus destinatarios y la razón por la cual sus inquietudes se traducen en esta nueva

edición.

Parte I del Reglamento “Construcciones en General”.

Se ha decidió eximir a los usuarios de la obligación de considerar el índice

de sobre resistencia como medio de cuantificar la irregularidad estructural en ele-

vación. Además, se ha introducido algunas modificaciones relacionadas principal-

mente con los temas inherentes a simultaneidad de efectos de las acciones sísmicas

horizontales y acciones sísmicas sobre las componentes de la construcción. Se


476

agrega, por otra parte, un anexo que contiene una serie de diagramas de bloques,

los cuales indican las secuencia de procedimiento para la aplicación del método de

análisis sísmico estático.

2.3. Historia de reglamentos sobre acciones sísmicas.

El ingeniero Agustín Reboredo, investigador de la provincia de Mendoza, ha

estudiado los acontecimientos sobre las normativas sismo resistente desde sus orí-

genes en la Argentina. Es un escrito interesante y por ello la transcribimos de ma-

nera textual.

Internacional.

“En 1908 ocurrió el terremoto de Messina (Italia), que causó destrucción

masiva y gran número de víctimas (100.000 muertos). Se cree que fue el terremoto

más destructivo ocurrido en Europa. A raíz del mismo se empezaron a adoptar

medidas para la construcción sismo resistente.”

Argentina (aplicación voluntaria).

“En Mendoza, luego del terremoto de 1917, se promulga en 1923 una orde-

nanza para “construcciones resistentes a terremotos”. Su aplicación era voluntaria

pero era exigible para que la construcción tuviera esa calificación. Esencialmente

exigía que el proyecto estructural considerara fuerzas horizontales de 10% del peso

para las construcciones de 1 y 2 pisos; 8% del peso en la planta baja, 10% del peso

en las plantas intermedias y 12% del peso en el piso superior. Las construcciones

de la época raramente tenían más de tres pisos. Esta ordenanza es la primera norma

en AMÉRICA, ya que la primera norma norteamericana es de 1933.”

Argentina (aplicación obligatoria edificios públicos nuevos).

“Sucesivos terremotos en la provincia de Mendoza (1927, con algunos daños

en la ciudad; 1929 que dañó Lavalle) hicieron que la norma se volviera obligatoria

para los edificios públicos nuevos pero establecía que los edificios de uno o dos

pisos de altura máxima 3,20 m estaban eximidos de “cálculo sísmico”. Esta eximi-

ción se fundaba en el tipo de construcciones de la época: densidad importante de

muros de mampostería de 0,30 m de espesor (un ladrillo) en ambas direcciones.”

Argentina (aplicación obligatoria para todos los edificios).

“El terremoto de San Juan de 1944 tuvo mucha repercusión en Mendoza. De

hecho obligó a la puesta en servicio del Hospital Central, que estaba en construc-

ción, para socorrer a los heridos traídos desde San Juan. En lo que respecta a la

norma se volvió obligatoria para todo tipo de construcciones, públicas y privadas

en el ámbito de la Municipalidad de la Capital. Las restantes municipalidades apli-

caron la misma norma, con lo que prácticamente en toda la provincia hubo normas

para las construcciones sismo resistente.”

CONCAR. Instituto de Investigaciones Antisísmica.

“En San Juan se crea el Consejo de Reconstrucción CONCAR, a cargo de

las obras y de las normas y, dentro de la Facultad de Ingeniería de la Universidad

Nacional de Cuyo, se crea el Instituto de Investigaciones Antisísmicas IDIA.

CONCAR aplica básicamente la norma de Mendoza a partir de ese momento”.

PRAEH.

“En 1964 se promulga el PRAEH, cuyo capítulo VII, preparado por el IDIA,

trata de las construcciones sismo resistente. Propone modificaciones sustanciales a

la norma vigente en Mendoza. Como es sabido el PRAEH no llegó a convertirse en

reglamento, aunque se aplicó en muchas de las obras importantes.”


477

Sismo en Mendoza, abril de 1967.

“El 25 abril de 1967 ocurre un sismo intenso en Mendoza, que originó algu-

nos daños, afortunadamente sin víctimas. Eso motivó al gobierno de la provincia

para crear una comisión encargada de redactar un nuevo reglamento. Esa comisión

tomó como base el capítulo VII de PRAEH y le introdujo modificaciones, redac-

tando el Código de Construcciones Antisísmicas para la Provincia de Mendoza,

que entró en vigor en 1970 CCA70.

Se crea además una comisión permanente encargada de interpretar y actuali-

zar el reglamento. Posteriormente CONCAR lo adopta y se publica como Regla-

mento CONCAR 70”.

INPRES.

“En 1972 se crea el Instituto Nacional de Prevención Sísmica INPRES que

adopta el CONCAR 70 y agrega algunas disposiciones para darle validez nacional.

En 1980 el INPRES publica una versión nueva de reglamento, que incluye puentes

y muros de contención, son las Normas Antisísmicas Argentinas NAA 80”.

IRAM.

“En 1975 se crea el comité de normas antisísmicas dentro de IRAM, que

empieza a estudiar un reglamento de nueva generación, basado en solicitaciones

últimas. El terremoto de Caucete 22 de noviembre de 1977 hace ver la necesidad

de cambiar la orientación de las normas vigentes, como se venía proponiendo”.

INPRES – CIRSOC.

“En 1983 el INPRES promulga el INPRES-CIRSOC I-C 103 pero su validez

alcanza sólo a las construcciones del ámbito nacional. En Mendoza se recoge la

experiencia del comité IRAM y se logra que el gobierno convocara en 1984 a una

comisión para estudiar la actualización del CCA70.

La comisión hizo un análisis del I-C 103/83 y formuló numerosas observa-

ciones, principalmente en orden a la aplicabilidad de sus disposiciones.

Terremoto en Mendoza (Enero de 1985).”

“El terremoto del 26 de enero de 1985 permitió validar algunos de los con-

ceptos en estudio y agregar otros. En 1987 la comisión concluye la redacción y se

promulga el Código de Construcciones Sismo resistentes para la provincia de

Mendoza CCSR87”.

“En 2000 la comisión llega a un acuerdo con INPRES y se empieza a estu-

diar una nueva actualización de la norma, tendiente a unificar y modernizar los

reglamentos. Intertanto INPRES redacta y promulga en 2005 la Parte II Construc-

ciones de hormigón y la Parte IV Construcciones de acero. La Parte I Construccio-

nes en General queda a cargo de la comisión. Finalmente en el año 2013 se pro-

mulga la nueva Parte I de I-C 103”.

2.4. Web Inti – Cirsoc: Breve reseña histórica.

En “Información General” de la página web del “Inti – Cirsoc” se encuen-

tra el escrito “Breve reseña histórica”, es un buen estudio para comprender el es-

fuerzo que han realizado estas instituciones para ordenar los reglamentos de cons-

trucciones de edificios. En especial para justificar las diferentes actualizaciones que

se fueron realizando a lo largo de décadas.

2.5. Complejidad del tema y las publicaciones.

En las imágenes que siguen colocamos las diferentes tapas de los R 103

(todos de acciones sísmicas), de esta manera observamos la permanente atención

del Inti – Cirsoc a la actualización.


478

Año 1991: Normas Argentinas para Construcciones Sismorresistentes – Parte I –

Construcciones en general (Figura 35.1).

Figura 35.1

Año 1991: Normas Argentinas para Construcciones Sismorresistentes – Parte III –

Construcciones de mampostería (Figura 35.2).

Figura 35.2

Año 2005: Reglamento Argentino para Construcciones Sismorresistentes – Regla-

mento - Parte II – Construcciones de Hormigón Armado (Figura 35.3).

Figura 35.3


479

Año 2005: Reglamento Argentino para Construcciones Sismorresistentes – Co-

mentarios - Parte II – Construcciones de Hormigón Armado (Figura 35.4).

Figura 35.4

Año 2005: Reglamento Argentino para Construcciones Sismorresistentes – Parte

IV – Reglamento - Construcciones de Acero (Figura 35.5).

Figura 35.5

Año 2013: Reglamento Argentino para Construcciones Sismorresistentes – Parte I

– Construcciones en General (Figura 35.6).

Figura 35.6


480

Año 2015: Reglamento Argentino para Construcciones Sismorresistentes – Parte V

– Soldaduras de Estructuras de Acero Sismorresistentes (Figura 35.7)

Figura 35.7


IV – Reglamento - Construcciones de Acero (Figura 35.8).

Figura 35.8


IV – Comentarios - Construcciones de Acero (Figura 35.9).

Figura 35.9


481


IV – Comentarios - Construcciones de Acero (Figura 35.10).

Figura 35.10

3. Métodos

3.1. Introducción.

La elección del procedimiento y el nivel mínimo de análisis a utilizar se

realizarán teniendo en cuenta el destino de la construcción, la altura y el grado de

regularidad.

3.2. Verificación simplificada.

Los procedimientos aproximados para la determinación de las acciones

sísmicas y de análisis estructural que se establecen en el Capítulo 4, son aplicables

a los edificios comunes pertenecientes a los grupos B y C cuya estructura sismorre-

sistente se compone exclusivamente de muros.

3.3. Método estático.

El método estático consiste en la representación de la acción sísmica me-

diante un sistema de fuerzas estáticas equivalentes proporcionales a las cargas gra-

vitatorias y a una forma supuesta del primer modo de vibración. Se admite para

todas las construcciones hasta 3 niveles o de altura menor que 9 metros. Se admite

también para construcciones que cumplan las condiciones indicadas en la Tabla

2.5.

La altura de la construcción se mide desde el nivel más alto del terreno cir-

cundante hasta la última masa. Las masas se definen conforme a 3.6.1 y 3.6.2.

3.4. Métodos dinámicos.

Las construcciones que no cumplen las condiciones enunciadas en la sec-

ción anterior deben ser analizadas por los métodos dinámicos del Capítulo 7. Se

admite el empleo de estos métodos en cualquier caso.

El empleo de métodos dinámicos es también obligatorio cuando el período

fundamental de vibración T es mayor que el triple del valor de T2 (ver 3.5.1.1)

correspondiente a la zona sísmica y al tipo espectral del sitio.


482

4. Cuestiones generales.

4.1. Masa y aceleración.

En el capítulo anterior de las acciones del viento relacionamos la masa del

aire (1,2 daN/m3) multiplicado por la desaceleración que sufre al chocar contra las

paredes del edificio. La expresión newtoniana es muy simple:

𝑓𝑣 = 𝑚𝑎𝑖𝑟𝑒 ∙ 𝑎𝑣𝑖𝑒𝑛𝑡𝑜

Las acciones sísmicas también son dinámicas pero cambian los parámetros;

la masa es la del edificio que puede tener miles de toneladas y la aceleración ins-

tantánea es la del suelo donde se asienta, otra vez masa por aceleración, pero en

este caso las fuerzas son muy grandes.

𝑓𝑠 = 𝑚𝑒𝑑𝑖𝑓𝑖𝑐𝑖𝑜 ∙ 𝑎𝑡𝑒𝑟𝑟𝑒𝑛𝑜

4.2. Carga total sísmica.

Símbolos.

γd: factor del destino del edificio.

C0: Coeficiente zonal.

γe: coeficiente estructural, γe = γvi . γdu

γvi : coeficiente de la vinculación interna de las piezas sismo resistentes.

γdu : coeficiente de la cualidad dúctil de la estructura.

s: factor de influencia del tipo de terreno.

Q: carga gravitatoria total.

Coeficiente:

Coeficiente sísmico total:

Cs = C0 . γd . γe . s.

Carga total.

Fuerza que genera la acción sísmica a nivel de la base del edificio:

Fs = Cs . Q

Esta fuerza cortante deber ser distribuida en toda la altura del edificio nivel

a nivel, tal como se muestra en la figura 35.11.

Figura 35.11

4.3. Masa del edificio.

Sabemos que las cargas se obtienen de sumar las de peso propio del edifi-

cio más las sobrecargas de uso. Pero hay una notable diferencia; las de peso propio

tienen el nombre de “permanentes” por su invariabilidad en función del tiempo, sin


483

embargo las sobrecargas son móviles (muebles y personas) que se pueden despla-

zar o anular (vivienda vacía).

Con esto queremos destacar que la masa se considera a su peso propio en

totalidad y de las sobrecargas solo un porcentual:

0,0 % para azoteas y techos inaccesibles.

25 % para locales de viviendas, hoteles u oficinas (donde no hay aglomera-

ción de personas y cosas.

50 % para locales de escuelas, iglesias, cines, bibliotecas y otros.

100 % para tanques de agua, silos y cualquier otro tipo de depósitos.

4.4. Geometría espacial del edificio.

Para el estudio de los efectos del sismo se estudia la posición del centro de

gravedad, según su ubicación serán las solicitaciones totales en el edificio, en espe-

cial para prevenir los efectos de rotación o torsión.

4.5. Clasificación por tipo de estructuras.

La vinculación de las piezas que conforman el soporte del edificio (tipolog-

ía estructural) es parámetro para la ecuación fundamental de las ecuaciones de car-

gas, ellas pueden ser.

Buena vinculación interna. Cuando los entrepisos (losas de hormigón) en

cada nivel vinculan las columnas, las vigas y los tabiques.

Parcial vinculación interna: cuando existen huecos o irregularidades que

conectan de manera parcial a los elementos estructurales.

Desvinculada interna: las piezas están completamente desvinculadas entre

sí, en uno o en dos sentidos. También estructuras con único sistema estructural

(chimeneas, torres y tanques).

4.6. Tipos principales de movimientos.

El terreno puede moverse en cualquier dirección horizontal y también en

vertical.

4.7. Clasificación del edificio según su destino.

Para el cálculo de las acciones sísmicas se utiliza un factor o coeficiente de

seguridad que depende del destino.

Grupo AE (2,0): Obras que su colapso puede generar situaciones catastró-

ficas sobre poblaciones importantes (embalses, usinas nucleares, depósitos de

líquidos inflamables).

Grupo A (1,4): Instalaciones que deben operar luego del terremoto (hospi-

tales, estaciones de radio, centrales telefónicas y otras).

Grupo B (1,0): Viviendas familiares, hoteles, comercio e industrias.

Grupo C (0,8): construcciones o instalaciones industriales aisladas con baja

ocupación.

4.8. Ductilidad.

Hemos estudiado en capítulos anteriores los aspectos de la energía que se

generan en los edificios ante la acción de las cargas. Esa energía puede transfor-

marse dentro del edificio en energía potencial elástica; el edificio recupera su posi-

ción de equilibrio. También se puede disipar mediante la plastificación de algunas

zonas críticas del edificio.

Los grandes sismos pueden generar energías que superan la de potencial

elástico, entonces la energía sobrante no disipada debe ser consumida por deforma-


484

ciones plástica permanentes. La cualidad que deben tener los materiales de la cons-

trucción o las piezas que lo componen se denomina “ductilidad”.

De esta manera se asignan valores de coeficientes según el grado de ducti-

lidad:

Estructura dúctil: pórticos sismo resistentes de hormigón armado o acero.

Nudos, vigas y columnas de elevada ductilidad a flexión que favorezcan la forma-

ción de rótulas plásticas.

Estructura semi dúctil: solo de tabiques resistentes de hormigón armado.

También muros sismo resistentes de mampostería maciza armada.

Estructura frágil: solo de muros sismo resistentes de ladrillos huecos

asentados sobre mortero.

Existen otras categorías que son indicadas en el R 103.

4.9. El suelo.

El terreno que transmite el movimiento sísmico se lo considera de un espe-

sor de seis metros ubicado bajo el nivel inferior de la fundación. Según las carac-

terísticas del suelo puede actuar como amortiguador (suelos blandos) o amplifica-

dor (suelos duros) de los efectos.

También sucede el colapso del suelo suelto, por ejemplo limos o arenas

sueltas, que ante la vibración producida por el terremoto sufren un cambio de vo-

lumen (descenso) por la modificación de la posición relativa entre sus partículas.


485

36 R 104 Nieve.

1. Objeto.

Estudiar las cargas separadas o combinadas de hielo y nieve.

2. Acción de la nieve.

2.1. Entrada.

La tapa de la acción de nieve o hielo:

Figura 22.1

3. Contenido.

3.1. Capítulo 1: Requisitos generales 1.

Contiene los artículos de “Introducción”, “Campo de Validez”, “Simbolog-

ía y “Definiciones” que son característicos de todos los Reglamentos.

3.2. Capítulo 2: Cargas de nieve sobre el nivel del terreno.

Indica que las cargas de nieve a nivel de terreno pg, que se deben utilizar

para calcular las cargas sobre cubiertas se encuentran en la Figura 1 y Tablas 1.1 a

1.5

3.3. Capitulo 3: Cargas de nieve sobre cubiertas planas.

La carga de nieve, “pf ” sobre una cubierta con pendiente igual o menor que 5°, se

debe determinar utilizando la siguiente expresión:

pf = 0,7 CeCt Ι pg [ kN/m2]


486

El valor de “pf ” debe ser mayor o igual que los siguientes valores mínimos para las

cubiertas con baja pendiente que se especifican en el artículo 3.4.

pg: Carga de nieve a nivel de terreno (Figura 1 y Tablas 1.1 a 1.15)

Ce : Es el valor de exposición se encuentra en la Tabla 2.

Ct : El factor térmico se lo obtiene de la Tabla 3.

I: factor de importancia en la Tabla 4.

En el artículo 3.4 establece los valores mínimos para cubiertas con baja pendiente.

3.4. Capítulo 4. Cargas de nieve sobre cubiertas con pendiente.

La carga se la obtiene de multiplicar la carga sobre cubierta plana pf por el

factor de pendiente de la cubierta inclinada Cs:

ps = Cs pf

Los valores de Cs están determinados en los artículos 4.1 a 4.4 del R 104

que considera mediante los factores Cs si la cubierta es de tipo cálida o fría. Tam-

bién son consideradas las cubiertas con otras formas.

3.5. Capítulo 5: Cargas parciales.

Se analizan las combinaciones de estructuras con tramos con diferentes

cargas a los efectos de establecer las máximas solicitaciones.

3.6. Capítulo 6: Cargas de nieve no balanceadas.

Estudia los efectos que causa la nieve en cubiertas con pendientes cuando

se acumula en superficies de barlovento y las de sotavento permanecen con carga

reducida.

3.7. Capitulo 7: Nieve acumulada por arrastre del viento sobre cu-biertas más bajas (sombra aerodinámica).

El viento genera acumulación de nieve no uniforme según las característi-

cas geométricas de la cubierta, este capítulo estudia estas cargas localizadas. En la

Figura 7 se indican las clases de acumulaciones por arrastre del viento.

3.8. Capítulo 8: Salientes de cubierta.

En los lugares con salientes de cubierta (cenefas altas) o muros (paredes de

carga) existe posibilidad de acumulación de nieve y deben ser estudiados según el

capítulo anterior.

3.9. Capítulo 9: Nieve caída por deslizamiento.

Establece la forma de calcular la carga originada por la nieve que cae por

deslizamiento de una cubierta con pendiente sobre otra cubierta más baja.

3.10. Capitulo 10: Carga de lluvia sobre nieve.

Establece la carga por acción de la lluvia sobre nieve en todas las cubiertas

con cubiertas de muy baja pendiente.

3.11. Capítulo 11: Inestabilidad por acumulación de agua.

Similar al caso anterior, en las cubiertas con deformaciones por flexión se

produce inestabilidad en la estructura. En este capítulo recomienda diseñar las cu-

biertas y sus estructuras para evitar este fenómeno.


487

3.12. Capítulo 12: Cubiertas existentes.

Advierte sobre el aumento de las cargas de nieve cuando se realizan cons-

trucciones sobre las existentes con cubiertas de mayor altura que las originales.

3.13. Apéndices.

A: Categoría de exposición.

Indica las cuatro categorías:

Exposición A: Centro de grandes ciudades.

Exposición B: Áreas urbanas y suburbanas.

Exposición C. Terrenos abiertos.

Exposición D : Áreas costeras.

B: Clasificación de edificios.

Los clasifica según la naturaleza de ocupación y el grado de riesgo para

personas.

A: Combinaciones de cargas.

Establece las combinaciones de cargas y los factores de mayoración ante la

presencia de nieve o hielo.

4. Mapas y tablas.

Para las cargas de nieve a nivel del terreno se utiliza la Figura 1 y las Ta-

blas 1.1. a 1.15. En la figura 1 aparece el mapa de la Argentina con las provincias

(en rayado) y las regiones de nevadas.

Figura 36.1


488

Las tablas indican cada una de las provincias con zonas de diferentes inten-

sidades de la carga de nieve en kN/m2. En las que siguen solo mostramos las de

Buenos Aires (Tabla 1.1.) y las de Tierra del Fuego (Tabla 1.2).

Figura 36.2


489

Figura 36.3


490


491

37 R 104 Hielo.

1. Objeto.

Estudiar las cargas separadas o combinadas de hielo. La tapa del R 104 es

la que se muestra.

2. Contenido del Reglamento.

2.1. Capítulo 1: Requisitos generales.

El R 104 en su segunda parte analiza las cargas de las placas de hielo que

se forman en las cubiertas, tensores y cables de los edificios o estructuras especia-

les. Detalla los lugares específicos de nuestro país en los cuales se deben realizar

los estudios para calcular la carga de hielo.

En el R 104 no se consideran las cargas dinámicas resultantes del galope,

derrame de hielo y vibraciones eólicas.

2.2. Capítulo 2: Definiciones.

Define las diversas palabras que son utilizadas en el reglamento.

2.3. Capítulo 3: Simbología.

Como todos los reglamentos establece los símbolos que se utilizarán para

la configuración de las diferentes expresiones matemáticas de cálculo.

2.4. Capítulo 4: Cargas de hielo debidas a lluvia congelante.

Las cargas de hielo deben ser consideradas según la geometría de las piezas

de los sistemas estructurales, para ello es necesario conocer las superficies que


492

están expuestas para establecer el área de la sección de hielo mediante las expre-

siones indicadas en este artículo.

También al igual que la carga de nieve participan de las cargas los factores

de altura, de importancia del edificio y de topografía.

2.5. Capítulo 5: Viento sobre estructuras cubiertas de hielo.

Las capas de hielo adheridas a las piezas estructurales incrementa el área

expuesta al viento, que se deben tener en cuenta. Establece diferentes tipos de edi-

ficios o estructuras cubiertas de nieve:

Viento sobre chimeneas y tanques.

Viento sobre paredes aisladas y carteles llenos.

Viento sobre estructuras reticuladas y carteles abiertos.

Viento sobre torres reticuladas.

2.6. Capítulo 6: Carga parcial.

Los efectos de las cargas parciales deben ser considerados para el estudio

de las solicitaciones, se las puede analizar como cargas estáticas.

En la Figura 2 se muestra el mapa “Distribución de las cargas de hielo en la

República Argentina” que lo repetimos en la imagen que sigue.

Del R 104 Figura 2:


493

38 R 105 Superposición.

1. Objeto.

Mostrar las partes que componen el R 105 que gran parte de su contenido

fue analizado en el Capítulo 23 “Superposición y Combinación de Cargas”.

2. Introducción al R 105 2.1. Tapa.

La imagen que sigue muestra la tapa de la Recomendación que fue redac-

tada en el año 1982.

Figura 38.1

La imagen la tapa de Comentarios del R 105.

Figura 38.2


494

4.2. El objeto del R 105.

El objeto del R 105 lo definimos leyendo sus primeros párrafos; “En el pro-

yecto de estructuras es necesario superponer diferentes acciones cuya probabili-

dad de producción es variable. Para no caer en la regla del "caso más desfavora-

ble entre todos los posibles", que es antieconómica por excesivamente conservado-

ra, se dan algunas reglas prácticas de combinación basadas en una clasificación

de las acciones y con el uso de coeficientes”.

La recomendación R 105 es un muy buen trabajo teórico de interpretar los

acontecimientos de las cargas en su frecuencia y magnitud, pero no muestra ejem-

plos de aplicación ni las “reglas prácticas” para la combinación de las cargas.

Tampoco establece los factores y las formas de combinación de las cargas que se

superponen.

La Recomendación Cirsoc 105 fue realizada en el año 1982, trata de la su-

perposición de acciones (Combinación de estados de carga), a pesar de los años de

su publicación no ha sido utilizado de manera general ni actualizado. Su lectura es

complicada porque intenta explicar mediante una enredada matemática estadística

y probabilística la intensidad y las frecuencias de las diferentes cargas, pero no

reglamenta mediante un resumen la manera de combinar esas cargas.

3. Complejidad de lectura R 105.

El R 105 tiene el nombre de "Recomendación Cirsoc 105" (Superposición

de Acciones - Combinación de Estados de Cargas) más que una recomendación,

como ya lo dijimos, es un tratado de la difícil matemática estadística y probabilísti-

ca. Además de su difícil lectura, utiliza una gran cantidad de términos que enredan

los los valores de las cargas, por ejemplo:

Valores característicos: Se obtienen de registros estadísticos que sólo son

superados por el 5 % de los valores registrados. De no contar con regis-

tros se utilizan los nominales indicados en las tablas del reglamento.

Valores de de utilización o de servicio: Estos valores son estipulados por

el usuario y queda comprometido a no superarlos durante la vida útil del

edificio. Los valores pueden o no ser similares a los nominales de tablas.

Valores de combinación: Son los utilizados para la suma de las acciones,

del efecto de superposición o simultaneidad y están afectados por factores

reductores. Por ejemplo:

Valores frecuentes: Son los que actúan en las combinaciones que se con-

sideran al verificarse estados de servicio. Intensidad menor al Fk, tiempo

más prolongado y mayor frecuencia.

Valores casi permanentes: Actúan con frecuencia mayor que los frecuen-

tes.

Las definiciones anteriores con sus símbolos dificultan las maniobras de las

tareas combinatorias de las cargas, además de los factores que se deben emplear en

cada tipo de composición. Los reglamentos, normativas o recomendaciones deben

ser de fácil interpretación y de lectura simple. Las prolongadas y ásperas teorías

matemáticas para mostrar una frontera de uso de las cargas son terrenos no aptos

para los reglamentos, como es el caso de la Recomendación 105; el resultado lo

vemos en la práctica, fueron redactados hace más de treinta años y no se ha exten-

dido su práctica en el diseño de las combinaciones de las cargas.

4. Clasificación de las acciones.

Las acciones es el conjunto de fuerzas exteriores activas, concentradas o dis-

tribuidas (acciones directas) o deformaciones impuestas (acciones indirectas), apli-

cadas a una estructura. También se puede denominar "estado de carga".


495

Copiamos la clasificación realizada en las primeras páginas del R 105.

4.3. Acciones permanentes.

Acciones que tienen variaciones pequeñas (despreciables en relación a su va-

lor medio) e infrecuentes, con tiempos de aplicación prolongados, tales como:

Acciones debidas al peso propio de la estructura.

Acciones debidas al peso propio de toda sobre estructura prevista.

Acciones de los suelos (excluidas las cargas móviles actuantes sobre ellos).

Fuerzas de tesado en estructuras pretensadas (pretensadas o pos tesadas).

Deformaciones impuestas por el proceso constructivo.

Fuerzas resultantes de la retracción del hormigón o de las soldaduras.

Acciones de los líquidos en general (en caso de presencia continuada).

Acciones resultantes de los asentamientos de apoyos.

4.4. Acciones variables

Acciones que tienen elevada probabilidad de actuación, variaciones frecuen-

tes y continuas no despreciables en relación a su valor medio, tales como:

Acciones debidas a la ocupación y al uso (cargas útiles o sobrecargas)

Acciones debidas al montaje

Acciones debidas a las cargas móviles y sus efectos

Acciones resultantes del viento

Acciones resultantes de la nieve

Acciones resultantes del hielo

Acciones debidas a los granos y materiales sueltos

Acciones debidas a las maquinarias y equipos, incluyendo, cuando sean signi-

ficativas, sus acciones dinámicas

Acciones de los líquidos en general

Acciones debidas a variaciones de temperatura

Acciones debidas a sismos de ocurrencia frecuente.

4.5. Acciones accidentales

Son las acciones que tienen pequeña probabilidad de actuación pero con va-

lor significativo, durante la vida útil de la construcción, cuya intensidad puede lle-

gar a ser muy importante para algunas estructuras, tales como:

Acciones debidas al impacto de vehículos terrestres y aéreos

Acciones debidas a explosiones

Acciones debidas a movimientos del suelo

Acciones debidas a avalanchas de nieve o de piedras

Acciones debidas a tornados y sismos de ocurrencia excepcional.

5. Aplicación.

Estas tareas las hemos desarrollado en el Capítulo 24 de Superposición con

varios ejemplos.


496

39 R 106 Coeficiente de seguridad.

1. Objeto.

Interpretar la Recomendación del R 106 “Dimensionamiento del Coeficien-

te de Seguridad”, publicado en 1982. El título expresa su objetivo; dimensionar o

calcular el CS que se deberá utilizar en las tareas de diseño estructural.

Durante la lectura del presente Capítulo es conveniente seguirlo con el R

106 abierto y también con el Capítulo 11 “Coeficiente de Seguridad” donde se

tratan los aspectos generales teóricos.

La tapa del la Recomendación 106 tiene la imagen que sigue.

Figura 39.1

2. Generalidades. 2.1. Introducción.

El CS depende del cuidado y del control que se realicen en las tareas que

van desde el diseño, el cálculo, la ejecución y la región donde se construya. No

puede utilizar un CS “a priori” sin aplicar las expresiones y variables indicadas en

en el R 106.

2.2. Campo de validez.

La Recomendación del R 106 se puede aplicar a cualquier estructura.

3. Conceptos iniciales y definiciones.

Trataremos los conceptos y definiciones desde el principio del estudio para

comprender mejor el espíritu del R 106.

3.1. Probabilidad de falla Pf.

La posibilidad tolerable de falla surge de la expresión:


497

𝑃𝑓 =10−5 ∙ 𝑇

𝑛

T: vida útil de la estructura.

N: cantidad media de personas en peligro.

10-5

: probabilidad de daño tolerada por persona y por año.

En la tabla 2 se establecen los años que corresponden a la vida útil “T” (Figura

39.2):

Figura 39.2

3.2. Índice de seguridad β.

Las variables que componen la ecuación del “β” son las consecuencias

económicas, la cantidad de personas en peligro, la importancia del edificio y de la

probabilidad de falla Pf.

En la Tabla 1 del R 106 se indican los valores de “β” y del Pf (Figura

39.3).

Figura 39.3

Vemos que el índice de seguridad aumenta en función de las consecuencias

económicas y la cantidad de personas en riesgo; tiene un valor de mínimo de 3,10

para viviendas y alcanza a 5,20 para edificios grandes.

3.3. Coeficiente de variación “δ”.

General.

También llamado desviación adimensional; es la relación entre la desvia-

ción normal y el valor promedio de los datos:


498

𝛿 =𝑠

𝑥

S: desviación normal o típica.

X: valor medio o promedio de los datos.

La matemática para obtener δ.

Se la obtiene de la expresión de mínimos cuadrados:

𝑑𝑠 = 1

𝑛 (𝑥𝑝 − 𝑥𝑖)2

n: cantidad de datos de la muestra.

xp: valor promedio de los valores.

xi: valor individual de cada valor.

El valor se lo obtiene:

𝛿 =𝑑𝑠

𝑥𝑝

Este valor, menor que la unidad se reduce en la medida que disminuye la dis-

persión. En las tareas de diseño, cálculo y construcción de un edificio el δ disminu-

ye en la medida que crece el control y cuidado; es alto (> 0,30) para controles po-

bres y tiene valores bajos (< 0,05) para controles rigurosos.

La geometría para obtener δ.

Esto lo estudiamos en Capítulo 10 “Estadísticas” (Artículo 4). En las figu-

ras 10.10 y 10.11 utilizan un sistema de ejes coordenados. En las ordenadas se in-

dican la frecuencia de cada calificación, mientras que en las abscisas su valor.

Por ejemplo, en el estudio de dos colectivos técnicos diferentes podemos

observar que el grupo de conductas “pobres” tiene elevada dispersión (δ > 0,2),

mientras que el grupo de notas “rigurosas” posee baja dispersión (δ < 0,10).

3.4. Nomenclador y valores de los “δ”.

Nomenclador.

Los datos que están en estudio se refieren a variables de la resistencia co-

mo de las acciones, tal como indicamos en Figura 39.4.

δ Son coeficientes de variación de los valores de R y S. Indican el grado

de dispersión. En de control de proyecto y ejecución pobres adquiere el

valor de 0,20 para controles rigurosos se reduce a 0,05

δR Coeficientes de variación de R (resistencia).

δS Coeficientes de variación de S (solicitaciones).

δM Elaboración del material. La calidad del material y los controles que se

ejercen en su fabricación. Una barra de acero tendrá un valor menor que

el de un hormigón de obra (no de planta).

δE Ejecución de la obra. Control que se ejerce en obra, también la calidad

de la mano de obra, el tipo de herramientas y la organización del traba-

jo.

δD Dimensionado. Modelos empleados para el cálculo de la resistencia.

Puede ser por el método de las tensiones admisibles (tensiones supues-

tas), por el método de la rotura (tensiones finales) o por cualquier otro

método que se aproxime mejor a la realidad.

δC Depende de la variación de las cargas. Muy variables se corresponden

con el viento y sismo. Las aproximadas constantes con las cargas vivas

y las casi constante con las de peso propio.

δA Modelos empleados en el cálculo de las solicitaciones (análisis estructu-

ral). El empírico se logra con reducido uso de expresiones matemáticas.

El simplificado utiliza condiciones de borde e hipótesis simples. El de

teoría afinada los utilizados con ayuda de software.

Figura 39. 4


499

3.5. Determinación de los δR y δS.

La desviación para los valores de resistencia se obtiene:

𝛿𝑅2 = 𝛿𝑀

2 + 𝛿𝐸2 + 𝛿𝐷

2

𝛿𝑅 = 𝛿𝑀2 + 𝛿𝐸

2 + 𝛿𝐷2

La desviación para los valores de las acciones:

𝛿𝑆2 = 𝛿𝐶

2 + 𝛿𝐴2

𝛿𝑆 = 𝛿𝐶2 + 𝛿𝐴

2

3.6. Tabla de valores.

La tabla 3 del R 106 (Figura 39.5) establece los valores de cada uno de los “δ”

según el grado de control para estructuras de hormigón armado y de acero.

Los valores δ entregan una “nota”, una “calificación” del conjunto o pobla-

ción técnica que participa en el proyecto y ejecución de la obra. En todos los casos

está presente el factor humano. Sólo se desvían de ese aspecto el ítem “Cargas” que

además del cuidado de su análisis se considera su variabilidad.

Para estructuras de hormigón armado.

Figura 39.5

Para estructuras de acero (Figura 39.6):


500

Figura 39.6

Los valores para estructura de acero son menores que las de hormigón ar-

mado, esto es así porque este último es elaborado (planta fija) y colocado en obra

con controles menos rigurosos que los de acero en las plantas siderúrgicas.


501

3.7. Gráfica de valores.

Mostramos las diferentes curvas que relacionan los “γ” con los “β” (Figura 39.7

y 39.8).

Figura 5 corresponde a estructuras de hormigón armado trabajando en condi-

ciones pobres:

δM = 0,20 δE = 0,25 δD = 0,20 δC = 0,30 δA = 0,25

Figura 39.7

La figura nos muestra que un CS = 1,75 solo es posible de utilizar para valores

de “β” no superiores a 3,5.


502

Figura 6 corresponde a estructuras de hormigón armado trabajando en condi-

ciones razonables:

δM = 0,10 δE = 0,12 δD = 0,10 δC = 0,15 δA = 0,15

Figura 39.8

La figura nos muestra que un CS = 1,75 solo es posible de utilizar para valores

de “β” que están cercanos de los máximos (4,5 a 5,5).


503

4. Tipos de coeficientes de seguridad.

Se definen tres tipos de CS:

CS central:

Se lo obtiene del censo de los datos de resistencia y solicitaciones y se cal-

cula el promedio de los valores.

𝛾0 =𝑅

𝑆

𝛾0: CS central.

𝑅 : Valor medio de la resistencia.

𝑆 : valor medio de la solicitación.

CS característico:

Aquí participan los “δ” (desviación adimensional) de la curva gaussiana

referida a la intensidad y la frecuencia. Estos valores son afectados por el factor

1,65 (para un percentil del 5 %).

𝛾𝐾 =𝑅𝐾

𝑆𝐾

𝛾𝐾: CS característico.

𝑅𝐾 𝑦 𝑆𝑘 : valores característicos de resistencia y solicitación.

CS de cálculo:

Participan los valores RK y SK afectados por los factores de minoración (re-

sistencias) o mayoración (cargas).

𝛾∗ =𝑅∗

𝑆∗

𝛾∗: CS de cálculo.

𝑅∗ 𝑦 𝑆∗ ∶ valores de cálculo de resistencia y solicitación.

𝑅∗ =𝑅𝐾

𝛾𝑚

𝑆∗ = 𝛾𝑆 ∙ 𝑆𝐾

Los factores “γ” son los de minoración para la resistencia y de mayoración

para las solicitaciones.

5. Fórmula final para el CS central:

Desde la teoría probabilidades y estadística la fórmula entregada resulta:

𝛾0 = 𝑒𝛽 𝛿𝑅2 +𝛿𝑆

2 1

2

Esta es la fórmula que los Reglamentos utilizan para el cálculo de sus co-

eficientes. Es corta en sus términos, pero encierra una gran cantidad de variables

que las distinguimos como sigue, observe lector la cantidad de variables (la repeti-

mos una vez más):

e: número neperiano.

β: índice de seguridad depende de:

Cantidad de personas en riesgo.


504

Años de vida útil del edificio.

Probabilidad de falla.

Consecuencias económicas de la falla.

Estados límites de servicio.

Tipo de estructura (temporaria, normal, monumental).

Variación de los tipos de control en diseño y ejecución: δR y δS:

6. Aplicaciones.

6.1. Estudio de tres poblaciones de técnicos.

El problema.

Determinar la variación “δ” en tres grupos de técnicos de la construcción.

Dentro de cada grupo hay calculistas (δM, δD, δC, δA) o también directores de obra

(δE). La cantidad de individuos observados es superior a 30.

Nota: en esta investigación se calcula solo el valor de los “δ” que corres-

ponde a las notas de las diferentes evaluaciones.

Primer grupo A:

Es real, los datos fueron obtenidos de las evaluaciones de alumnos de un

curso de posgrado en la carrera de ingeniería en construcciones. Suponemos que

estos profesionales tendrán una conducta similar a la obtenida en las calificaciones

de las evaluaciones.

Aplicamos las fórmulas anteriores de desviación y promedios.

Promedio de notas: xp = 61 (1 a 100).

Desviación estándar: ds = 26

Nota característica: k = 17

Variación adimensional: δ = 0,43

Segundo grupo B:

Este ejemplo es ficticio; 15 individuos poseen nota 70, los otros 15 nota 40.

Este grupo ideal, tiene los siguientes valores:




Variación adimensional: δ = 0,28.

Primer grupo C:

Ficticio; 15 individuos poseen nota 50, los otros 15 nota 40. También ideal.




Variación adimensional: δ = 0,11.

Conclusión:

Hay una paradoja en esta investigación, para el cálculo o dirección de una

obra debemos elegir el grupo de nota promedio más bajo: 45.

Es el grupo C. Porque esta población nos entrega uniformidad del nivel de

control y conocimiento:

ds = 5: una desviación muy reducida (recuerde que las notas solo

oscilan entre 40 y 50).


505

k = 37; esta nota característica, significa la mínima con un percen-

til del 1,65. Solo el 5 % de las notas estarán por debajo de este va-

lor.

δ = 0,11; el menor de los tres grupos porque la oscilación de los

resultados es pequeña. Esto nos permite conocer con cierta certeza el nivel de la población que

contratamos para hacer el edificio. En función de ella organizamos desde los méto-

dos de cálculo, las herramientas, los controles, estamos seguros de la poca varia-

ción de la conducta de los individuos con un δ = 0,11.

Sin embargo la población de mejor promedio (61) que es la que sale de la

universidad posee un δ = 0,43. Es tan elevado que incluso no figura en la tabla de

coeficientes. La nota característica de esta población es 17. Esta población posee

caos o azar; la posibilidad de encontrarnos con profesionales de baja calidad es de

alta frecuencia.

Esta consideración posee relevancia en el estudio del R 106 (página 22); la

población técnica de nuestro país entrega valores de “δ” mayores que aquellas de

cuyos países copiamos los Reglamentos.

6.2. Cálculo CS para control riguroso.

El problema.

Determinar el CS “γ0” de una comunidad o región donde el registro de los

diferentes “δ” indica valores de buena conducta ante las tareas de diseñar y cons-

truir edificios.

Elección de los δ.

Los técnicos de la comunidad muestran antecedentes de tareas cuidadosas,

de buen control, de proyecto, cálculo y ejecución. De la tabal 3 del R 103 elegimos

una situación intermedia (Figura 39.10).

Material: elaboración en condicio-

nes razonables

0,10 δM

Ejecución obra. Cuidadas. 0,10 δE

Cálculo resistencia: exacto. 0,05 δD

Cargas: constantes. 0,05 δC

Análisis estructural: teoría afinada 0,05 δA

Figura 39.9

Determinación de los δ definitivos.


𝛿𝑅2 = 𝛿𝑀

2 + 𝛿𝐸2 + 𝛿𝐷

2


2 + 𝛿𝐷2

𝛿𝑅 = 0,102 + 0,102 + 0,052 = 0,0225 = 0,15



2 + 𝛿𝐴2


506


2 = 0,052 + 0,052 = 0,005 = 0,07

δR: 0,15

δS :0,07

Elección del β.

De Tabla 1: Cantidad media de personas y consecuencias económicas gra-

ves (estructura fuera de servicio reparable).

β: 4,25

Pf: 10-5

Cálculo del γ0 (CS central).

Aplicamos la fórmula:

𝛾0 = 𝑒𝛽 𝛿𝑅2 +𝛿𝑆

2 1

2

= 𝑒𝛽 𝛿𝑅

2 +𝛿𝑆2

𝛾0 = 𝑒𝛽 𝛿𝑅

2 +𝛿𝑆2

= 𝑒𝛽 0,152+0,072= 𝑒4,25 ∙0,16 = 𝑒0,70 = 2,01

γ0 ≈ 2,0

6.3. Cálculo CS para control mediano a pobre.

El problema.

Determinar el CS “γ0” de una región donde el registro de los diferentes “δ”

indica valores de control y conocimientos de mediano a pobres.

Elección de los “δ”.

La situación es de tipo media de proyecto, cálculo y ejecución. De la tabla

3 del R 106 obtenemos los valores de desviación δ.

Material: elaboración en condicio-

nes razonables. El acero, el cemento,

la piedra, la arena poseen buena

calidad.

0,10 δM

Ejecución obra. Es de media a des-

cuidada. Se elije un valor intermedio.

0,18 δE

Cálculo resistencia: del tipo simplifi-

cado a empírico, también intermedio.

0,15 δD

Cargas: variables, en especial por la

acción de arcillas expansivas. Anali-

zadas a nivel intermedio.

0,22 δC

Análisis estructural: teoría simplifi-

cada a empírica

0,18 δA

Figura 39.10

Determinación de los δ definitivos.



507


2 + 𝛿𝐷2

𝛿𝑅 = 0,102 + 0,182 + 0,152 = 0,065 = 0,26



2 + 𝛿𝐴2


2 = 0,222 + 0,182 = 0,28

δR: 0,26

δS :0,28

Son valores de dispersión medianos a altos. Por ejemplo en el caso de un buen

hormigón, con riguroso control de calidad la desviación se reduce a valores meno-

res de 0,10. Aquí los valores finales están cerca de 0,30; casi el máximo aceptado.

Elección del índice de seguridad β.

Para entrar a la Tabla 1 de R 106, suponemos lo siguiente: Cantidad media de

personas y consecuencias económicas graves (estructura fuera de servicio repara-

ble).

β: 4,25 (el β es función del Pf)

Pf: 10-5


Aplicamos la siguiente fórmula:

𝛾0 = 𝑒𝛽 𝛿𝑅

2 +𝛿𝑆2

Resolvemos con los datos:

δR: 0,25

δS :0,28

β: 4,25

𝛾0 = 𝑒4,25 0,252+0,282= 𝑒1,6 = 4,93

Obtenemos:

γ0 ≈ 4,93


Es un coeficiente de seguridad elevado, la razón es que estamos trabajando con

un equipo de técnicos de bajos conocimientos y de un ejercicio de control pobre en

todas las fases de la construcción.


508


509

40

R 107 Térmicas. 1. El reglamento Cirsoc 107

1.1. General.

Las cargas térmicas deben ser incorporadas al diseño estructural tanto en su

magnitud, en el grado de confinamiento de la pieza, en las detalles de las juntas y

de la capacidad del sistema de acumular energía.

En la primera parte hemos estudiado el origen de las cargas térmicas. En este

capítulo se estudia el Reglamento Cirsoc 107 “Acciones térmicas climáticas sobre

las construcciones”. Adelantamos que este reglamento solo entrega valores de las

amplitudes y gradientes térmicos. No establece método alguno de cálculo de las

cargas generadas por esas causas. Se copia con letra “calibri” lo indicado por el

Reglamento y con letra “times new roman” nuestras consideraciones. Este regla-

mento no posee los comentarios que se incorporan en otros.

Figura 40.1

2. Contenido.

2.1. Capítulo 1: Generalidades.

Introducción.

R 107 1.1 Introducción: Las estructuras sometidas a variaciones térmicas debidas al clima presentan deformaciones (si son libremente dila-tables) y tensiones, denominadas térmicas (si los vínculos restringen la dila-tación o contracción de la estructura) o ambas en situaciones intermedias.

Los dos parámetros “variaciones térmicas” y “restricción o confinamiento”

se deben dar de manera simultánea para producir las cargas de origen térmico.


510

R 107 1.1 (continuación). Estas deformaciones y tensiones, dependen de la forma y vinculación al suelo de la estructura y de la variación de la temperatura a que esté sometida la estructura respecto de la del momento del montaje, fraguado o instalación y durante su vida útil.

En esta recomendación se establecen los factores que se deben tener en cuenta para considerar las variaciones térmicas climáticas sobre las es-tructuras.

Campo de validez.

R 107 1.2 Campo de validez. Esta recomendación se podrá aplicar en todos los proyectos de estructuras resistentes de cualquier material, en los que se considere necesario estudiar la acción térmica climática con mayor detalle que el establecido en los reglamentos particulares.

Esta recomendación solo indica las amplitudes térmicas en diferentes lugares

del país con datos antiguos (del 1901 a 1950). Es un manual de consulta sobre dos

aspectos de las cargas de origen térmico en una determinada región:

a) Temperatura media.

b) Amplitud o diferencial térmico.

2.2. Capitulo 2. Acciones térmicas climáticas

Factores a considerar.

R 107 2.1 Factores a considerar. Para determinar la acción térmica climática sobre las estructuras se debe tener en cuenta la ubicación geográ-fica de la construcción y estudiar especialmente la influencia de la secuencia constructiva, de las características de la estructura y del fenómeno climático de la temperatura.

Las cargas térmicas no actúan solas, hay otras variables como la humedad

ambiental, el suelo y el entorno del edifico. Todas son variables que se deben tener

en cuenta como lo indica el punto que sigue.

R 107 2.1.1. Características de la estructura.

El análisis de la estructura se debe hacer en forma global, teniendo en cuenta los siguientes aspectos:

a) La época del año en que se completará cada parte de la construc-ción.

b) la vinculación al suelo, que puede impedir los desplazamientos ne-cesarios provocados por la acción térmica.

c) La orientación de las caras, la naturaleza y color de las superficies expuestas a la radiación solar durante el día y a la radiación en sentido con-trario durante la noche.

d) La existencia de una aislación térmica de las superficies expuestas.

e) Las zonas de la estructura expuestas a fuentes artificiales de calor o frío (calefacción, refrigeración u otras causas).

Además se debe agregar el tipo de material utilizado para la construcción

(hormigón armado, acero, madera, mampostería de ladrillos).

Los puntos anteriores los explicamos:


511

Época del año:

Según la región el inicio de la construcción (excavación y fundación) se rea-

lizan con el contacto directo del suelo; la construcción adoptará la temperatura del

suelo. El terreno aún se encuentra descubierto y el suelo adopta de manera rápida la

temperatura ambiente.

Es común intentar realizar un cálculo de la platea desde la estática y resis-

tencia de materiales, pero todas las hipótesis que se usen resultan alejadas a la rea-

lidad, entonces los resultados serán falsos. La imagen muestra dos viviendas igua-

les con sus plateas, pero existe una notable diferencia. En la segunda vivienda la

platea es dos o tres veces de mayor espesor que la primera. Vemos los sucesos:

Desde la costumbre se cree que la vivienda con platea de espesor mayor tendrá

mejor estabilidad y menor cantidad de fisuras en paredes.

Desde los parámetros térmicos y diferenciales de humedad la segunda vivienda

presentará mayor cantidad de fisuras, porque los diferenciales térmicos entre

superficies superior e inferior son mayores.

Figura 40.2

Este problema se lo resuelve desde el razonamiento simple de la "deforma-

da" de la platea y su respuesta a las variaciones térmicas. En la platea delgada los

movimientos son reducidos y las condiciones de borde quedan establecidas de ma-

nera aproximada entre las paredes. Sin embargo en el segundo caso, la platea posee

un elevado espesor que los diferenciales térmicos de estaciones del año afectan a

toda la superficie, las cargas que generan los movimientos de la platea son las cau-

sas de las fisuras.

Figura 40.3

En la platea superior delgada los movimientos son parciales y reducidos, en

platea de mucho espesor los movimientos son totales; en la imagen es el caso de

ascenso de los extremos por temperaturas bajas en la superficie superior y tempera-

turas elevadas (por inercia térmica) en la parte inferior.

El esquema indica las dos situaciones extremas de fenómenos inversos. La

de arriba superficie cóncava y la de abajo convexa, según los valores de gradiente

térmico entre las caras superior e inferior de la platea. En cualquier de los dos ca-

sos, cuando la platea se separa del suelo actúa como un voladizo con igual momen-

to flector (Mf = Pl/4).


512

Figura 40.4

Vinculación:

Se refiere al tipo de “traba” que posee la construcción con el suelo; las plate-

as no ofrecen confinamiento, solo la resistencia por fricción. Sin embargo las bases

profundas actúan como pernos que impiden el desplazamiento relativo entre edifi-

cio y suelo.

Según el grado de fricción entre suelo y hormigón sumada a la carga gravita-

toria que actúe las fuerzas generadas por el suelo pueden generar:

Acción desde el suelo:

1. Cargas de tracción: el suelo en expansión arrastra y separa las sec-

ciones del piso.

2. Cargas de compresión: el suelo en contracción en pisos sin juntas

produce roturas de los mosaicos.

3. Cargas en flexo compresión: Posición de contacto en la parte supe-

rior o inferior.

4. Cargas de flexo tracción: Posición descentrada de las fuerzas de

tracción.

5. Flexión: Diferencial térmico (arriba) entre las superficies superior

e inferior.

6. Flexión: Diferencial térmico (abajo) entre las superficies superior

e inferior.

Figura 40.5


513

Orientación.

En muchas regiones las paredes o fachadas hacia la dirección Oeste (después

del mediodía) son afectadas por temperaturas superiores a las de dirección Este

(antes del mediodía). Se pueden presentar diferenciales superiores a los 10 °C entre

una medianera y otra. Esto provoca reducidos movimientos en plantas y cortes que

se manifiestan con reducidas fisuras.

También en los casos de los silos circulares para granos en puertos, el dife-

rencial térmico entre una superficie y otra, modifica levemente la sección transver-

sal circular en otra de forma elíptica.

Aislación térmica.

Esta aislación no solo es una capa de material aislante (fibra o lana de vidrio,

placas de poliéster expandido), también lo es y con mucha mayor eficiencia la vi-

vienda con todos sus espacios de masa y vacíos, hasta la cubierta. Por el efecto

sombra, el suelo bajo esta aislación posee una temperatura inferior a la del suelo

que la rodea (patios, veredas, calles). El resultado final es una combinación de re-

ducción de temperatura y aumento del contenido de humedad con efectos de ex-

pansión.

Zonas expuestas.

En edificios de supermercados, las grandes cámaras frigoríficas se encuen-

tran rodeadas por paredes y estructuras, con el tiempo estos elementos se enfrían y

producen un diferencial térmico con la otra superficie de la pared.

Consideramos que también se deben tener en cuenta las condiciones de bor-

de (CB) que generan los edificios o las infraestructuras en el entorno de la estructu-

ra en estudio. Los edificios medianeros producen confinamientos y esa condición

impide los movimientos de dilatación o contracción.

R 107: 2.1.2. Características del fenómeno climático de la temperatura so-bre la estructura

La temperatura de la estructura resulta en parte de sus característi-cas y en parte de la radiación a que está expuesta, en general no puede asimilarse a la temperatura del aire.

Se consideran separadamente dos variaciones de la temperatura del aire a la sombra: una variación anual (ver el artículo 3.1.) y otra variación diaria (ver el artículo 3.2.).

Temperatura del aire a la sombra:

Variación anual: son afectadas las grandes masas con elevada inercia

térmica como los suelos o volúmenes grandes de hormigón armado.

Variación diaria: son afectadas las piezas de baja inercia como las vi-

gas, columnas y cubiertas metálicas.

R 107 2.12. (Continuación).Cuando resulten importantes, además de las variaciones térmicas climáticas indicadas, deberán considerarse los gra-dientes térmicos.

Establece que además de la variación térmica de la región deberá ser tenido

en cuenta la altura de la región donde se realiza la obra.

R 107 2.12. (Continuación). Estos gradientes pueden considerarse jun-tamente con las variaciones diarias en las estructuras no calefaccionadas ni refrigeradas artificialmente (especialmente para puentes); y juntamente con las variaciones diarias y anuales para las construcciones que tienen calefac-ción o refrigeración artificial (especialmente para edificios de gran altura).


514

No calefaccionadas: gradientes + variaciones diarias. Calefaccionadas: gra-

dientes + variación diaria + variación anual.

Criterios para determinar la acción térmica climática.

R 107 2.2. Criterios para determinar la acción térmica climática.

R 107 2.2.1. Para considerar las variaciones térmicas uniformes a lo largo de la estructura se adoptará una diferencia de temperaturas (∆t, expresada en kelvin) que como mínimo será igual al valor de la amplitud anual de los valores medios mensuales de temperatura para la ubicación geográfica de la construcción (para su definición y determinación ver el artículo 3.1.1.); y como máximo será la máxi-ma diferencia de las temperaturas absolutas registradas en un período determi-nado para la ubicación geográfica de la construcción (para su determinación ver el artículo 3.1.2.).

El reglamento establece grados Kelvin, pero en las tablas y figuras indica

grados centígrados. El SIMELA establece como unidad grados Kelvin, pero resulta

compleja su utilización.

R 107 2.2.1. (Continuación). El proyectista podrá adoptar un valor inter-medio de acuerdo con las características de la estructura indicadas en el artículo 2.1.1. Por ejemplo, un hormigón en masa tendrá una inercia térmica tal, que se verá influida solamente por las variaciones de las temperaturas medias: mien-tras que para un perfil de acero a la intemperie deberá adoptarse una diferencia de temperaturas cercana a la máxima que pueda registrarse durante su vida útil (diferencia de temperaturas absolutas).

R 107 2.2.2. Para considerar las variaciones térmicas no uniformes a lo largo de la estructura, se tendrá en cuenta un posible cambio brusco de la tem-peratura de aire, que como mínimo será igual al valor de la amplitud diaria de la temperatura para la ubicación geográfica de la construcción.

3. Capitulo 3: Variaciones de temperatura.

Variación anual de la temperatura.

R 107 Capítulo 3. Variaciones de temperatura.

R 107 3.1.1. Amplitud anual de los valores medios mensuales de la temperatura.

La amplitud anual de los valores medios mensuales de la temperatura es la diferencia entre las temperaturas medias del mes más caliente y del mes menos caliente.

Para el territorio de la república argentina se indica la distribución de este parámetro para el período 1901 a 1950, en el mapa de la figura 1. Este se ha adoptado del mapa i/14 del atlas climático publicado por la dirección general del servicio meteorológico nacional (edición 1954). Para las capita-les provinciales se indican los correspondientes valores en la tabla 1.

Cuando la ubicación de la construcción esté comprendida entre dos izo líneas el proyectista podrá optar por:

a) adoptar el mayor de los dos valores;

b) interpolar linealmente entre ambos.

R 107 3.1.2. Máxima diferencia de temperaturas a considerar.


515

Como valor máximo de la diferencia de temperaturas a considerar se adoptará el que se indica en el mapa de la figura 2, para la ubicación ge-ográfica de la construcción.

El mapa de la figura 2 surge de hacer la diferencia entre los mapas de distribución de temperaturas máximas absolutas y mínimas absolutas regis-tradas en el período 1901 a 1950 (i/18 y i/19 respectivamente, del atlas climático publicado por la dirección general del servicio meteorológico na-cional, edición 1954).

Cuando la ubicación de la construcción esté comprendida entre dos izolíneas se procederá como se indica en el artículo anterior.

Las tablas y mapas indicadas en el R 107 corresponde a datos de hace unos

60 años, consideramos que deben ser actualizados porque los cambios climáticos

que suceden en estos últimos años es severo. Estamos viviendo un proceso de ca-

lentamiento general; desaparecen parte de los glaciares, de las nieves eternas y

parte de la Antártica, así como el Ártico se derriten.

Consideramos oportuno recomendar que los valores de diferenciales térmi-

cos sean averiguados en la estación meteorológica más cercana para realizar los

cálculos que indica el R 107.

Variación diaria de la temperatura

R 107 3.2.1. Amplitud diaria de la temperatura

La amplitud diaria de la temperatura es la diferencia entre las tempe-raturas máxima absoluta y mínima absoluta registradas en un mismo día.

Para el territorio de la república argentina se adoptará, en tanto no se disponga de información más precisa, un único valor igual a 25 K.

Consideramos que el valor "25" se refiere a grados centígrados.

4. Tablas y mapas. En la tabla se indican las temperaturas máximas y mínimas absolutas anuales

en cada capital de provincia.

Tabla 1. Variación anual de temperatura.

De la Tabla 1 del R 107, página 6.

∆tmín ∆tmáx

Buenos aires 12,0 51,5

Catamarca 15,0 55,2

Córdoba 13,9 57,0

Corrientes 11,5 49,8

Formosa 11,0 49,5

Jujuy 11,3 54,0

La plata 12,0 51,5

La rioja 15,5 55,3

Mendoza 16,2 55,0

Neuquén 17,0 60,0

Paraná 13,3 53,0

Posadas 10,8 49,0

Rawson 12,9 54,5

Resistencia 11,8 50,0

Río gallegos 12,0 50,0


516

Salta 11,3 54,0

San Juan 17,0 55,2

San Luis 15,9 57,0

Santa fe 13,3 53,0

Santa rosa 16,2 60,0

Santiago del estero 14,1 55,5

Tucumán 13,1 55,0

Ushuaia 9,0 48,0

Viedma 14,0 51,0 Figura 40.6

Distribución de la amplitud anual de los valores medios mensuales de tem-

porada, para el período 1901 a 1950 (no actualizadas).

Figura 40.7

Figura 1 del R 107 “Valores medios mensuales de temperatura”, página 7.

Distribución de la diferencia entre las temperaturas máximas absolutas

y mínimas absolutas registradas en el período 1901 a 1950 (no actualizadas).

Figura 40.8

Figura 2 del R 107 “Diferencia entre temperaturas máximas y mínimas”, página 8.


517

5. Aplicación. Establecer los valores numéricos de las cargas que producen los diferencia-

les térmicos en las diversas piezas de una estructura que se encuentran confinadas.

5.1. Esfuerzo por cada grado centígrado:

El problema:

Determinar las tensiones que se producen en el material (situación de con-

finado) por cada grado centígrado de amplitud. Valor que puede ser utilizado para

resolver otros problemas.

Fórmula y aplicación:

Desde la ecuación:

𝜎 = 𝐸 ∙ 휀 = 𝐸∆𝑙

𝑙= ∆𝑡 ∙ 𝛼 ∙ 𝐸

Aplicando los diferentes de dilatación para cada material tendríamos (Figu-

ra 40.9):

Tabla de coeficientes de dilatación

Material

Acero 12/106

Hormigón 14/106

Mampostería 6/106

Figura 40.9

Resultados:

La tensión que se genera en el material por cada º C es de:

Acero: ≈ 2,5 MPa (25 daN/cm2)

Hormigón: ≈ 0,28 MPa (2,8 daN/cm2).

Mampostería: ≈ 0,10 MPa (1,0 daN/cm2.

5.2. Alargamiento por metro lineal y por grado centígrado.

El problema:

Establecer los alargamientos de diferentes materiales por cada grado centí-

grado de amplitud. Estos estudios de alargamientos y tensiones nos servirán para el

diseño de las juntas en edificio y pavimentos.

Fórmula y aplicación.

Desde la ecuación:

∆𝑙 = 𝑙 ∙ ∆𝑡 ∙ 𝛼

Resultados:

Los alargamientos por metro de cada material y por grado centígrado:

Acero: ≈ 0,012 mm

Hormigón: ≈ 0,014 mm

Mampostería: ≈ 0,006 mm.


518

5.3. Tensión y carga de una viga metálica.

El problema:

Calcular el alargamiento y la fuerza que genera una viga metálica sobre la

pared de apoyo (Figura 40.10).

Datos: Diferencial térmico 30 °C.

Longitud de viga: 6,00 metros

Figura 40.10

Cálculo de la tensión y fuerza:

Tensión:

𝜎 = 𝐸 ∙ 𝛼 ∙ ∆°𝐶 = 2,1. 106 . 12 ∙ 10−6 ∙ 30

= 756 𝑑𝑎𝑁

𝑐𝑚2= 75,6 𝑀𝑝𝑎

Carga:

Depende de la sección. Si la viga que estudiamos es del tipo "doble te" IPN

160, tendría una sección de ≈ 20 cm2, la carga que se genera en sus extremos en

caso de confinamiento total:

𝐶𝑎𝑟𝑔𝑎 = 756 ∙ 20 = 15.120 𝑑𝑎𝑁 = 15,12 𝑡𝑛 = 151,2 𝑘𝑁

Alargamiento:

∆𝑙 = 𝑙 ∙ ∆𝑡 ∙ 𝛼 = 600 𝑐𝑚 . 12 ∙ 10−6 ∙ 30 °𝐶 ≈ 0,2 𝑐𝑚 = 2 𝑚𝑚.

Resumen:

La viga metálica con los cambios de temperatura presenta dos parámetros

que deben ser tenidos en cuenta en el diseño:

El alargamiento.

La carga de extensión.

Si conseguimos diseñar un dispositivo de libre corrimiento en uno de los

extremos de la viga (junta de dilatación), eliminamos la fuerza que con seguridad

fisura a la pared.

5.4. Empuje correa metálica.

El problema:

Las correas metálicas de soporte de cubiertas copian casi de manera ins-

tantánea las variaciones térmicas de máximas y mínimas durante el día. Establecer

su alargamiento con los datos que siguen:

Diferencial térmico: 40 °C

Largo de la correa: 30 metros.

Alargamiento.

El alargamiento, si la correa tuviera 30 metros:

∆𝑙 = 𝛼∆𝑡𝑙 = 12 ∙ 10−6 ∙ 40 °𝐶 ∙ 30 𝑚 ≈ 15 𝑚𝑚 = 1,5 𝑐𝑚

En cada uno de los extremos se desplaza unos 7,5 milímetros. Para resolver

este problema es necesario dejar espacios libres para los movimientos.

Tensión.

Hemos visto que en el acero el aumento o reducción de tensión por cada


519

grado centígrado es de 25 daN/cm2 (2,5 MPa). En nuestro caso la tensión dentro de

la pieza:

𝜎 = 25 𝑑𝑎𝑁

𝑐𝑚2∙ 40°𝐶 = 1.000

𝑑𝑎𝑁

𝑐𝑚2

Esta tensión se encuentra a 2,5 veces por debajo del límite elástico.

Carga.

Una correa promedio posee una superficie de 3,5 cm2. Si no hubiere juntas

de dilatación la fuerza o carga de empuje sobre las paredes sería:

𝐹𝑢𝑒𝑟𝑧𝑎 = 1000 𝑑𝑎𝑁

𝑐𝑚2∙ 3,5 𝑐𝑚2 = 3.500 𝑑𝑎𝑁

Esta fuerza solo se produce si se encuentra confinada en los extremos. En

la mayoría de los casos esos extremos se materializan con las paredes de soporte en

sus extremos que se fractura por esta carga de empuje.

Resumen.

Esta carga solo es posible eliminarla mediante el adecuado diseño de las

juntas de dilatación.

5.5. Riel ferrocarril.

El problema.

Establecer la tensión y el alargamiento de un riel de ferrocarril con jun-

tas cada 20 metros.

Diseño y construcción.

Datos:

Salto térmico: 60 °C

Separación entre juntas: 20 metros.

Alargamiento.

El alargue:

∆𝑙 = 60°C . 2000 cm .14

1.000.000 ≈ 1,7 cm

Se alarga 17 milímetros. Si está confinado, ese alargamiento térmico se

transforma en fuerza, carga, esfuerzo o tensión.

Tensión.

Aplicamos las fórmulas anteriores:

𝜎 = 𝐸𝛼∆𝑡

𝜎 = 2.100.000𝑑𝑎𝑁

𝑐𝑚2

14

1.000.00060 °𝐶 ≈ 1.700

𝑑𝑎𝑁

𝑐𝑚2

Es un valor de tensión que el hierro del perfil metálico puede resistirlo

tanto en compresión como en tracción en estado elástico.

Fuerza.

Pero el conflicto se presenta en los apoyos extremos. Si las juntas de

dilatación se encuentran trabadas, esa tensión se transforma en carga y empuja.

Si el riel tuviere una sección de ≈ 15 cm2 la fuerza total de empuje en su extre-

mo será:


520

𝑃 = 𝜎𝐴 = 1700 𝑑𝑎𝑁

𝑐𝑚2 .15 𝑐𝑚2 ≈ 25.000 𝑑𝑎𝑁 = 25 𝑡𝑜𝑛𝑒𝑙𝑎𝑑𝑎𝑠

Carga que genera alabeos superficiales en la línea recta del riel.

5.6. Pavimento de hormigón.

El problema.

Suponemos varias calles de pavimento de hormigón donde las juntas de

trabajo no fueron cuidadas. Están trabadas con piedras pequeñas, con arena,

con limo. Pueden ser las calles de una región, donde el diferencial térmico al-

canza los 50° C (Tabla 1. “Acción climática sobre las construcciones”. Reco-

mendación Cirsoc 107).

Determinar el alargamiento, la tensión y la carga (Figura 40.11).

Alargamiento del pavimento.

Las juntas no actúan en el largo de 300 metros. Analizamos el alarga-

miento o acortamiento total sería:

∆𝑙 = 𝛼 ∙ ∆°𝐶. 𝑙

∆𝑙 = 14−6 ∙ 50° ∙ 300.100 ≈ 21 𝑐𝑚

Figura 40.11

Esta elevada am-

plitud de la dilatación en

los veranos explica el

levantamiento y rotura de

las placas de hormigón de

las calles pavimentadas.

La contracción en invierno

genera roturas por tracción

separadas en promedio

unos tres a cuatro metros

(Figura 40.12).

Figura 40.12

Tensiones:

Nos interesa calcular la carga que se genera en el sistema. Como ambos

extremos están confinados, fijos, este alargamiento no podría producirse y el

hormigón del pavimento soportaría esfuerzos por restricción a la libre deforma-

ción. La tensión que se genera:


521

𝜎 = 𝐸 ∙ 𝛼 ∙ ∆°𝐶 = 200000𝑑𝑎𝑁

𝑐𝑚2∙ 14 ∙ 10−6 ∙ 50° 𝐶 = 100

𝑑𝑎𝑁

𝑐𝑚2

Es una tensión en compresión que podría soportarla el hormigón, está

por debajo de las de roturas. El problema que ese empuje no es uniforme. De-

pende de la anarquía de los elementos u objetos que tapan, rellenan la junta. Si

entre ellos hay una piedra pequeña de alta rigidez, allí se concentrarán las ten-

siones muy altas y producirán la fisura.

Carga.

Lo anterior indica el esfuerzo por cada uno de los centímetros cuadra-

dos de la sección de calle pavimentada. Podemos establecer la carga total: el

ancho de calle es de 8,00 metros con un espesor de 0,15 metros, la sección

transversal posee una superficie de 12.000 centímetros cuadrados.

La carga total por expansión:

𝑃 = 12000𝑐𝑚2 ∙ 100𝑑𝑎𝑁

𝑐𝑚2= 1.200.000 𝑑𝑎𝑁 = 1.200 𝑡𝑛

Resumen:

En resumen, la tensión que se genera por la dilatación del pavimento

puede ser resistido por el hormigón, pero no así la carga total por la irregulari-

dades que posee la junta en su interior.

5.7. Reducción cargas por fisuras de contracción por fragüe.

El problema:

Establecer la reducción de los efectos de la dilatación o contracción en

pavimentos de hormigón por la presencia de las fisuras por contracción de fra-

güe. La longitud del tramo en estudio es de 300 metros.

El fenómeno.

Existen pequeñas fisuras que se producen durante la contracción del

hormigón, en el período fragüe. El ancho de fisuras por contracción oscila entre

1 mm a 2 mm y su ubicación cada tres a cuatro metros, según la composición

del hormigón y el curado en obra. Esto significa que el hormigón por sí mismo

ha producido juntas de separaciones libres.

Sumatoria.

Supongamos que las esas juntas de fragüe se ubiquen cada 3,5 metros

en promedio con un ancho, también promedio de 1,5 milímetros.

En los 300 metros de pavimento que se estudian tendremos:

Cantidad de juntas naturales: 300/3,5 ≈ 85

Sumatoria de todas las fisuras: 85 . 1,5 mm ≈128 mm ≈13 cm.

Resumen.

En el caso que las juntas de contracción estuvieran libres (limpias y sin

trabas) las tensiones y cargas por el diferencial térmico se reduciría o anularía.

Pero lo de juntas limpias es una idealización porque con el tiempo se rellenan


522

con partículas de suelo o polvo que logran sellarlas y eliminar su desplazamien-

to.

5.8. Puente General Belgrano (Chaco – Corrientes).

El problema:

El puente tiene una longitud total de 1.750 metros. Las juntas que se

proyectan pueden aceptar desplazamientos libres de 3,5 cm. Calcular la canti-

dad de juntas necesarias y la separación promedio (Figura 40.13).

Diferencial térmico entre verano e invierno: 50º C

Coeficiente térmico del hormigón armado: 12 /106

Alargamiento total:

Alargamiento total: 1.750 . 50º C . 12 /106 = 1,05 metros.

Cantidad de juntas:

Cantidad: 105 cm / 3,5 = 30 juntas.

Separación promedio entre juntas:

Separación: 1750 m / 30≈60 metros.

Figura 40.13

5.9. Diferencial por interfase materiales distintos.

El problema:

Establecer las consecuencias del cambio de coeficiente térmico en los dife-

rentes materiales de la construcción cuando actúan de manera conjunta.

Hierro y madera:

Las cubiertas de chapa acanaladas sinusoidales en general se apoyan sobre

correas de madera y tirantes (Figura 40.14). El coeficiente de dilatación de las cha-

pas (hierro) se encuentra en el orden del 14.10-6 mientras que el de maderas en

4.10-6.

En días con temperaturas bajas y nubes, el sol aparece por intervalos de

tiempos cortos. La cubierta de chapa se calienta de manera rápida, no así las corre-

as y los tirantes. En estas situaciones de cambios de temperaturas y coeficientes de

dilataciones diferentes, se escuchan ruidos que provienen del desplazamiento de las

chapas sobre los clavos y correas que se mantienen fijos.


523

Figura 40.14

Chapa metálica de cubierta:

Largo: 10 metros.

Diferencial térmico: 30° C.

Coeficiente térmico de la chapa: α = 14.10-6

∆𝑙 = 𝛼 ∙ ∆°𝐶. 𝑙 = 14−6 ∙ 30° ∙ 10000 ≈ 0,5 𝑐𝑚 = 4𝑚𝑚

Coeficiente térmico de la madera: α = 4.10-6

∆𝑙 = 𝛼 ∙ ∆°𝐶. 𝑙 = 4−6 ∙ 30° ∙ 10000 ≈ 0,1 𝑐𝑚 = 1,0 𝑚𝑚

Entre los extremos de las piezas existe un desplazamiento diferencial pro-

medio de ≈ 3,0 mm que afectan los diferentes anclajes (clavos o grampas) entre la

cubierta y las correas.

Hormigón y mampostería.

Es una situación similar a la anterior cuando el hormigón se encuentra en la

parte superior de un muro como viga encadenado. En su dilatación arrastra la

mampostería y le genera reducidas fisuras (Figura 40.15).

Por ejemplo, en el caso de un muro no confinado, que tuviera una viga en-

cadenado en la parte superior con largo total de 30 metros, existiría una alarga-

miento distinto entre los dos materiales. Analizamos con diferencial térmico de 40

grados centígrados.

Figura 40.15

Largo del muro: 30 metros.

Diferencial térmico: 30° C.


524

Coeficiente térmico del hormigón: α = 14.10-6

Coeficiente térmico de la madera: α = 6.10-6

Hormigón:

∆𝑙 = 40°C . 3000 cm .14

1.000.000 ≈ 1,7 cm

Mampostería:

∆𝑙 = 40°C . 3000 cm .6

1.000.000 ≈ 0,7 cm

Hay una diferencia de ≈ 1,0 centímetros que en la tracción la mampostería

no puede acompañar el movimiento del hormigón armado y se fisura.


525

41a R 108

Cargas de construcción (a). 1. Objeto.

Estudio del “Reglamento Argentino de Cargas de Diseño para Estructuras

durante su Construcción”. La tapa del R 108 en la imagen que sigue.

Figura 41.1

El R 108 se compone de seis capítulos:

Capítulo 1: Requisitos Generales.

Capítulo 2: Cargas y combinaciones de cargas.

Capítulo 3: Cargas permanentes y sobrecargas.

Capítulo 4: Cargas de construcción.

Capítulo 5: Presión lateral del suelo.

Capítulo 6: Cargas ambientales.

Este reglamento contiene varios párrafos que tratan de cuestiones redun-

dantes y en algunos casos superfluas. Copiamos partes parciales del mismo, el resto

son consideraciones que realizamos sobre cada punto.

El contenido y la forma que lo presentamos es la siguiente:

41a: Capítulos 1 y 2.

41b: Capítulos 3 y 4.

41c: Capítulos 5 y 6.

41d: Aplicaciones.

Capítulo 1: Requisitos generales.

R 1.1. Objeto. Este Reglamento especifica los requisitos mínimos para las cargas de dise-ño actuantes… en estructuras durante su construcción.


526

C 1.1. Objeto.

Las cargas de construcción, las combinaciones de carga y los factores de

carga contenidos en este Reglamento son válidos para cargas de corta du-

ración y para la variabilidad de las cargas temporarias... Los requisitos de

este Reglamento complementan aquellos especificados en los Reglamentos

CIRSOC 101-2005, CIRSOC 102-2005 y CIRSOC 104-2005, que fueron

desarrollados en base al documento ASCE 7-02 (1-1).

Este Reglamento no especifica quién es la parte responsable del diseño de

las estructuras temporarias o de los soportes temporarios o del uso tempo-

rario de estructuras incompletas, debiendo establecerse tales responsabili-

dades en los documentos del Proyecto.

Estos párrafos cubren de manera parcial el vacío que existe en cuanto al al-

cance de las responsabilidades de cada uno de los profesionales que intervienen en

la obra. Aquí solo establece la responsabilidad de quien realiza el diseño de las

estructuras temporarias, se debería extender también a quien realiza la dirección, la

inspección y la empresa que construye.

En una misma obra o construcción existen varias sub obras y en cada una se

emplean métodos de trabajo diferentes: a) las tareas de fundación del edificio, b)

los trabajos de construcción de encofrados, c) corte y doblado de hierros, d) colado

del hormigón, c) curado y desencofrado, d) albañilería y terminación. Si en los

documentos no se especifica el profesional responsable de cada una de ellas, el

director de obra debe ser el responsable de todas de ellas.

R 1.2. Campo de validez. …Las cargas que se especifican son adecuadas para el diseño por resisten-cia (por ejemplo LRFD) y se pueden aplicar a todos los materiales de cons-trucción convencionales.

C 1.2. Campo de validez

Este Reglamento debe ser utilizado por profesionales que conozcan el

comportamiento de las estructuras...

En general las Estructuras Temporarias (ET) se construyen en madera o en

hierro, en los dos casos deben cumplir con las exigencias del Cirsoc R 301 (Estruc-

turas en acero) y del Cirsoc R 601 (Estructuras de madera) porque las ET en mu-

chas ocasiones deben soportar cargas verticales y horizontales mayores que las

definitivas del edificio.

R 1.3. Requisitos básicos

R 1.3.1. Seguridad. Las cargas de diseño deben proporcionar un nivel de seguridad… compa-rable con el nivel de seguridad de las estructuras terminadas.

En realidad son las ET (Estructuras temporarias) quienes deben proporcionar

seguridad para sostener las cargas que se determinan en este Reglamento. El nivel

de seguridad debe ser superior al utilizado para construcciones de estructuras per-

manentes porque la aleatoriedad y magnitud de las cargas en las ET son mayores.

Además, por ser temporales, en ocasiones no se les adjudica la atención necesaria y

exigida.

C 1.3.1. Seguridad.


527

En este Reglamento no se han considerado las cargas originadas por ne-

gligencia o errores groseros.

No existen “cargas originadas por negligencia”, sí pueden existir olvidos o

descuidos en el estudio de las cargas; las cargas tienen existencia real y el proyec-

tista debe preverlas. El R 108 establece cargas de diseño con factores de seguridad

para salvar el error humano inevitable y que es establecido en el R 106, en base a la

conducta de los técnicos responsables del diseño y ejecución de las estructuras. Por

otro lado establecer las fronteras de “la negligencia” solo es posible determinarlo

mediante los métodos indicados en el R 106 “Diseño coeficiente de Seguridad”.

R 1.3.2. Integridad estructural. Las estructuras parcialmente construidas y las estructuras temporarias deben tener suficiente integridad estructural…

Los puntos de Seguridad ya trataron este asunto.

R 1.3.2. (Continuación). En la etapa de diseño se debe considerar la estabilidad de la estructura in-completa y la posibilidad de un colapso progresivo.

Las ET al igual que todas las estructuras de soporte poseen secuencias de

construcción que son analizadas en forma separada según el plan de avance. Las

piezas se acoplan en el orden y sucesión para que exista estabilidad en todas las

fases de la construcción. La estabilidad de un objeto se analiza para que no exista

colapso en ninguna de las etapas. La frase “posibilidad de un colapso progresivo”

no se ajusta al contexto. El colapso es absoluto, porque es la ruina del sistema.

C 1.3.2 Integridad estructural. La integridad estructural se debe asegurar mediante la adopción de una

secuencia de construcción que evite la generación de partes vulnerables en

la estructura parcialmente construida.

Para ello se deberá:

Completar el sistema para soportar cargas laterales mientras la

parte dependiente de la estructura esté en construcción o propor-

cionar el arriostramiento lateral temporario apropiado.

Evitar las condiciones que originen cargas que excedan la capaci-

dad de los elementos estructurales.

Completar rápidamente las uniones de todos los elementos insta-

lados.

En toda construcción tanto los directores de obra, como los obreros capaci-

tados, poseen y aplican los conocimientos para “evitar partes vulnerables”.

C 1.3.2 (Continuación). …los elementos del sistema estructural que son esenciales para el compor-

tamiento global de la estructura pueden no estar en su lugar o pueden es-

tar solo parcialmente asegurados.

En las ET una vez instaladas las piezas no debe haber ninguna “parcialmen-

te aseguradas”; una vez instalada debe permanecer estable. Al terminar la jornada

y en especial el día previo a feriados se debe controlar incluso el acopio de tablas,

chapas, puntales y todo aquello que pueda caer desde los pisos altos por la fuerza

de vientos.


528

En este contexto, la estructura puede ser vulnerable a daños severos y ge-

neralizados si ocurriera una única falla local o un accidente...La conside-

ración de la secuencia de construcción, las cargas sobre los elementos…

El escrito anterior es elemental y universal (incuestionable por su palmaria

evidencia) para todas las fases de construcción; las consideraciones de los párrafos

del C 1.3.2. resultan superfluas.

R 1.3.3. Serviciabilidad.

Los efectos de las condiciones o de las cargas de construcción no deben afectar en forma adversa la serviciabilidad o el desempeño de la estructu-ra terminada.

La palabra “serviciabilidad” no figura en el diccionario; se la debe interpre-

tar como “prestación” o “misión”. Las ET tienen por misión sostener a los opera-

rios, herramientas, máquinas y materiales durante todo el proceso constructivo.

Además de las cargas de viento o sismo. No deben existir “grados” de serviciabili-

dad; la prestación las ET deben ser totales y absolutas.

C 1.3.3. Serviciabilidad.

Un ejemplo adverso del efecto sobre la serviciabilidad es la deformación

permanente excesiva.

En todos los casos para las ET la secuencia del método de cálculo es primero

la verificación de deformaciones (flechas) y luego el de resistencia (capacidad so-

porte). Recordemos que el hormigón fluido copia cualquier deformación de las ET.

R 1.3.4. Clases de carga. Las cargas consideradas en este Reglamento son las cargas permanentes, las sobrecargas, las cargas de construcción, las ambientales y las de pre-sión lateral de suelos. También se deben tener en cuenta las fuerzas resul-tantes de la interacción entre a estructura parcialmente construida y las estructuras de soporte o arriostramiento temporario (apuntalamiento).

Este Reglamento está destinado a estudiar las cargas de construcción, enton-

ces el primer paso que se debe considerar en el diseño es el tipo de material que se

empleará en la construcción definitiva, que puede ser: a) metálica, b) hormigón

armado, c) madera. Para cada una habrá un tipo diferente de peso propio y de se-

cuencia constructiva.

Repetimos, en las ET no existe la acción de “parcialmente construida”, cada

pieza y en todo momento debe estar presente el ajuste mediante riostras, puntales y

triangulaciones. Se puede admitir como “parcialmente construida” el tablero de

una columna o viga a la espera de ser instalado.

C 1.3.4. Clases de cargas.

Las cargas especificadas en este Reglamento pueden ser diferentes de

aquellas utilizadas en el diseño de la estructura completa.

Las cargas en la ET siempre son distintas a las de la estructura completa y en

la mayoría de los casos son mayores.

Aunque este Reglamento se limita a la determinación de los tipos de carga

que se especifican en el artículo 1.3.4, se recomienda estudiar la posibili-

dad de actuación de otras cargas…

El artículo 1.3.4 no especifica ninguna carga, solo generaliza y es innegable

esa situación porque para cada edificio tendrá un conjunto de ET diferente a otro,

independiente del material y destino.


529

La principal variable es el espacio disponible para el acopio de materiales y

de la instalación de equipos durante la construcción. Cuando ese espacio es insufi-

ciente crecen las cargas de construcción en el primer y segundo nivel. En muchas

obras los dos primeros entrepisos son utilizados como espacios de acopio, en esta

situación es necesaria la instalación de apuntalamientos bajo las losas comprometi-

das.

R 1.3.5. Métodos constructivos. Durante la etapa de diseño se deben considerar los efectos sobre las car-gas, generados por los métodos y secuencias (programas) de construcción durante las etapas sucesivas de trabajo.

Esto es una obviedad; es natural que las cargas serán afectadas por los traba-

jos de obra, por eso se redacta este reglamento. Es costumbre efectuar el “plan de

avance” de la obra terminada definitiva y también para las obras temporarias (las

ET).

R 1.3.6. Análisis. Los efectos de las cargas sobre las estructuras incompletas o las estructu-ras temporarias… se deberán determinar mediante métodos internacio-nalmente aceptados de análisis estructural y geotécnico según correspon-da, teniendo en cuenta el equilibrio, la estabilidad, la compatibilidad ge-ométrica y las propiedades de los materiales.

En la ET no deben existir “estructuras incompletas” que no es sinónimo de

“estructuras temporarias”. Las incompletas pueden ser las piezas que se encuen-

tran a la espera de ser instaladas (tableros, travesaños, puntales, codales y otros).

No indica cuáles son los “métodos internacionales de análisis”, así como

tampoco hay metodologías únicas de cálculo. Cada proyectista debe calcular los

efectos que causan las cargas en las ET, tanto en las deformaciones como en la

resistencia. Las condiciones de borde (CB) de las ET son más difíciles y aleatorias

que los de la estructura definitiva del edificio.

Capítulo 2. Combinaciones de cargas.

R 2.1. Cargas especificadas. Las estructuras consideradas en este Reglamento deben resistir los efectos de las siguientes cargas y sus combinaciones:

Las ordenamos en dos grupos, las primeras las del edificio en uso y la otra

las que corresponden a las ET.

Edificio terminado en uso.

Cargas finales – ver el Capítulo 3 D: Carga permanente.

L: Sobrecarga de uso durante la construcción.

Cargas ambientales. (Actúan en edificio terminado y también en las ET). W: Carga debida al viento

T: Cargas térmicas

S: Carga debida a la nieve

E: Carga debida al sismo

R: Carga debida a la lluvia


530

I: Carga debida al hielo

Construcciones temporarias (ET).

Cargas de construcción – ver el Capítulo 4: Peso de estructuras temporarias.

CD: Carga permanente de construcción

Cargas debidas a los materiales: CFML: Carga debida al material fijo

CVML: Carga debida al material variable

Cargas debidas los procedimientos constructivos CP: Cargas debidas al personal y al equipamiento

CH: Cargas de construcción lateral

CF: Fuerzas debidas al montaje y al ajuste

CR: Reacciones debidas al equipamiento

CC: Presión lateral del hormigón

Presiones laterales de los suelos – ver el Capítulo 5 CEH: Presiones laterales de los suelos

Las cargas especificadas son cargas nominales, apropiadas para su utiliza-ción en el diseño por factores de carga y resistencia, (LRFD), debiendo utili-zarse en el Proyecto o Reglamento Argentino de Cargas de Diseño para las Estructuras durante su construcción Cap. 2 – 4 Diseño las combinaciones y factores de carga que sean adecuados, de acuerdo con los Reglamentos CIRSOC e INPRES-CIRSOC específicos para cada material, publicados a par-tir del año 2005.

LRFD: Factores de carga y resistencia (Load and Resistance Factor Design).

SPRFV: Sistemas Principales Resistentes a la Fuerza del Viento.

Insistimos, no se agotan las cargas con el Reglamento, el proyectista debe

prever, anticipar las cargas posibles y hacer sus propias combinaciones desde una

tarea de investigación completa.

C 2.1. Cargas especificadas.

…Las cargas ambientales y de construcción adicionales, tales como asen-

tamientos diferencias, pretensado…empuje hacia arriba, y otros ítems

según corresponda, se pueden incluir teniéndolas en cuenta en las combi-

naciones de carga.

Con el juego de palabras “se pueden incluir” el R 108 se transforma en difu-

so. Debe exigir que todas las cargas indicadas en el párrafo anterior (si existen)

deban ser siempre incluidas en el estudio de la combinación de cargas y también

otras que no considera el R 108.

C 2.2. Combinaciones de carga y factores de carga para el diseño por re-

sistencia. La selección de los factores de carga es compatible con los Reglamentos

CIRSOC e INPRES-CIRSOC específicos, publicados en el año 2005 y

2007. Debido a que no existe mucha investigación al respecto, se reco-

mienda utilizar el factor de carga 2,0 para aquellas cargas que pueden va-


531

riar substancialmente o acerca de las cuales no se disponga de suficiente

información. Las referencias bibliográficas (2-1) y (2-5) constituyen una

guía adicional acerca de combinaciones y factores de carga para su utili-

zación en trabajos temporarios en puentes.

Otra vez el R 108 presenta vacilaciones en la frase “no existe mucha investi-

gación…”. Es impreciso en “se recomienda utilizar el factor…”. Las cargas que

pueden “variar substancialmente” deben ser estudiadas con rigor mediante las

herramientas de las estadísticas matemáticas, la teoría de probabilidades, la aplica-

ción de mínimos cuadrados para establecer la desviación estándar para establecer el

factor de carga. Por otro lado “se recomienda utilizar el factor 2,0…”, es una ma-

nera de soslayar el problema; el R 108 debe exigir al proyectista responsable un

estudio riguroso para obtener la combinación ajustada a la realidad con sus factores

de seguridad. Además el factor “2” en muchos casos es reducido, es bajo. En el

caso de las sobrecargas de los edificios para viviendas se utiliza un factor cercano a

8,0 (carga cotidiana de inspección 45 daN/m2, carga establecida por reglamento

200 daN/m2, carga final de diseño ≈ 340 daN/m

2 (340 / 45 ≈ 8,0).

R 2.2. Combinaciones de carga y factores de carga para el diseño por re-

sistencia. Las cargas especificadas se deberán combinar de acuerdo con los princi-pios enunciados en este Capítulo, con el fin de determinar los efectos de la carga máxima de diseño sobre los elementos y sistemas.

Veremos que los principios de este Capítulo son imprecisos; es necesario

comprobarlos con los preceptos de superposición y combinación estudiados en el R

105, R 201 y en el R 106, además de los indicados en los reglamentos de las áreas

200, 300, 400, 500, 600 y 700 (el 400 aún está en estudio).

R 2.1.1. Combinaciones aditivas. Cuando los efectos producidos por diferentes cargas tengan el mismo sen-tido, y cuando las estructuras estén sujetas a más de una carga variable, se deberá evaluar una cantidad suficiente de combinaciones de carga, tal como se describe a continuación.

No alcanza con evaluar “una cantidad suficiente”; se deben estudiar todas

las cargas. Otra vez nos encontramos con frases imprecisas, porque no sabemos el

alcance de “cantidad suficiente”.

La carga total de diseño para cada combinación se deberá determinar mediante la suma de la carga permanente mayorada y/o las cargas debi-das a los materiales presentes, más la carga o cargas variables con sus va-lores máximos más las otras cargas no correlacionadas con sus valores co-rrespondientes a un punto arbitrario en el tiempo (APT).

El párrafo es redundante; la carga total siempre se obtiene “mediante la su-

ma”. El término APT es reiterado, en las ET excepto el peso propio todas las res-

tantes son arbitrarias en el tiempo; por ejemplo, los tableros de encofrado de las

losas de hormigón, desde su instalación sufren variaciones de carga en el tiempo,

operarios, acopio de barras, equipos, máquinas, herramientas, presión de hormigón

fluido, vibradores, hormigón plástico y otras.

Las cargas variables correlacionadas, tales como las cargas de construc-ciones horizontales y verticales se deben considerar con sus máximos valo-res actuando simultáneamente.

La expresión generalizada de las combinaciones de carga U se puede es-cribir de la siguiente forma:


532

Carga de diseño combinada = Carga permanente y/o de los materiales + Cargas con sus máximos valores + Cargas con sus valores APT reducidos.

𝑈 = 𝑐𝐷,𝑘

𝑘

𝐷𝑛 ,𝑘 + 𝑐𝑚á𝑥𝑄𝑗

𝑖

𝑐𝐴𝑃𝑇𝑗 𝑄𝑛𝑗

𝑗

Siendo:

cD : El factor de carga permanente, cmáx : El factor de carga para el máximo valor de la carga variable, cAPT : El factor de carga para el valor APT de la carga variable Dn: La carga permanente nominal o de los materiales de construcción Qn: La carga nominal variable k: Todas las cargas permanentes y de los materiales de construcción i: Todas las cargas que ocurren en su máximo valor j : Todas las cargas variables relevantes que actúen simultáneamente con sus valores en un punto arbitrario del tiempo (APT).

Uso de los factores: se debe tener en cuenta el tipo de material y el método

empleado para el cálculo:

a) Método de resistencia última (rotura): los factores se aplican (como mul-

tiplicador) a las cargas brutas y las tensiones de cálculo son las de rotura.

b) Método de tensiones admisibles: los factores se aplican a las tensiones

de rotura (como divisor) y las cargas se utilizan las brutas.

Este artículo modifica el glosario indicado en el “2.1 Cargas Especifica-

das”, además incorpora el concepto APT (punto arbitrario del tiempo) que es el

tiempo o período donde se produce un fenómeno de simultaneidad de las acciones.

Nos presenta de nuevo la compleja operativa de las combinaciones y de sus

factores, consideramos conveniente mantener lo establecido en “Superposición y

Combinación” del R 201 (Capítulo 9 y Anexo) de acciones estudiados con anterio-

ridad.

C 2.2.1. Combinaciones aditivas. Las cargas sugeridas en este artículo para ser consideradas en las combi-

naciones de carga no son todas inclusivas, razón por la cual en muchas si-

tuaciones será necesario el buen juicio profesional para su selección.

La palabra “incluir” significa poner algo dentro de un conjunto. Las cargas

que actúan en las ET son todas “inclusivas” pero deben ser consideradas con sus

signos: positivas, negativas o nulas.

El diseño se debe desarrollar en base a combinaciones de cargas que ori-

ginen los efectos más desfavorables...

Los párrafos anteriores corresponden a conceptos elementales de la mecáni-

ca como ciencia de la construcción, que engloba a todas las otras ciencias para

analizar la estabilidad de todas las partes del edificio, sean estructuras temporarias

como definitivas.

Las combinaciones de carga se fundamentan en procedimientos y tipos es-

pecíficos de construcción...

Las cargas sin mayorar que se deben utilizar en las combinaciones dadas

en este Capítulo, son las cargas nominales que se especifican en los Capí-

tulos 3 a 6. El concepto de utilizar cargas máximas y cargas en un punto

arbitrario en el tiempo (APT) y sus correspondientes factores de carga, es

compatible con los Reglamentos CIRSOC 101-2005, CIRSOC 102-2005,

INPRES-CIRSOC 103-2005 y CIRSOC 104-2005.


533

En todas las áreas del reglamento Cirsoc se establecen las combinaciones de

cargas según el tipo de material, además se extienden en los Comentarios, Reco-

mendaciones, Anexos, Apéndices).

En este contexto, además del peso propio (que se supone que es permanen-

te), una o más de las cargas variables adquirirá su valor máximo mientras

que otras cargas variables que actúan simultáneamente adquirirán los va-

lores APT (es decir aquellos valores medidos en cualquier instante de

tiempo). Esto es consistente con la forma en que las cargas se combinan

realmente en situaciones en las cuales se aproximan a los estados límites

de resistencia.

Las cargas nominales de los Capítulos 3 a 6 superan substancialmente los

valores APT. En vez de establecer un valor máximo y un valor APT de

carga nominal para cada tipo de carga, se especifican factores menores

que 1,0 para las cargas APT.

Lo anterior posee tantas referencias que genera confusión. Todas las cargas,

excepto las de peso propio (permanentes o muertas) son del tipo APT porque pue-

den actuar o no actuar con diferentes valores y en diferentes tiempos. Para la esta-

bilidad de la estructura hay que buscar aquella combinación de máxima que pro-

duzca el mayor esfuerzo en las piezas estructurales. Lo anterior es principio palma-

rio en diseño estructural.

R 2.2.2. Factores de cargas. Los factores de carga mínimos que se deben utilizar en el diseño por resis-tencia son los que se presentan en la Tabla 2.2.2.

En la tabla se indican diecisiete (17) cargas. Es conveniente ubicarlas en su

contexto (edificio terminado o estructura temporaria) para comprender y justificar

el factor de seguridad que se usa en cada caso.

Nos queda la duda de la manera que se emplean estos factores en los mate-

riales que son dimensionados o calculados mediante el método clásico de la tensión

admisible. Es el caso de la madera cuya tensión admisible ya fue afectada por fac-

tores de reducción elevados, según la calidad de la madera. Si ahora afectamos a

las cargas por factores de seguridad tendremos un factor final como sigue:

Tensión de rotura: 600 daN/cm2.

Tensión admisible: 120 daN/cm2.

Factor de seguridad parcial: 500 / 120 = 5,00

Si además a las cargas le afectamos el factor 1,6 indicado en la tabla obte-

nemos.

Coeficiente de seguridad final: 5,00 . 1,6 = 8,00

Tabla 2.2.2. del R108: Factores de carga mínimos para el diseño por resistencia.

Carga Factor de carga (cmáx) Factor de carga

del punto arbi-

trario en el

tiempo cAPT

D Carga permanente. Cuando contrarrestan la

acción de las cargas de-

bidas a viento o sismo:

0,9.


534

Cuando se combina sólo

con cargas y materiales

de construcción: 1,4.

Para todas las otras

combinaciones: 1,2.

L Sobrecarga uso 1,6 0,5

CD Carga permanente

de construcción

Cuando contrarrestan la

acción de las cargas de-

bidas a viento o sismo:

0,9.

Cuando se combina sólo

con cargas y materiales

de construcción: 1,4.

Para todas las otras

combinaciones: 1,2.

CFML Carga debida al mate-

rial fijo. 1,2

CVML Carga debida al mate-

rial variable. 1,4 Mediante análi-

sis

Cp Cargas debidas al per-

sonal y al equipamien-

to.

1,6 0,5

Cc Presión lateral del

hormigón

Carga completa: 1,3.

Otros casos: 1,5.

CEH Presiones laterales de

suelos. 1,6

CH Cargas construcción

lateral. 1,6 0

CF Fuerzas debidas al

montaje y al ajuste. 2,0 Mediante análi-

sis

CR Reacciones debi-

das al equipamien-

to.

Equipamiento con fun-

ciones y capacidades

verificadas: 1,6.

Equipamiento con fun-

ciones y capacidades sin

verificar: 2,0.

0,0

0,0

W Carga de viento. 1,3 0,5

T Cargas térmicas. 1,4

S Cargas de nieve. 1,6 0,5

E Cargas de sismos. 1,0

R Cargas de lluvias. 1,6

I Cargas de hielo. 1,6

Figura 41.2

El R 108 establece los factores de carga sobre la base de profesionales y

técnicos con conocimientos y certidumbres, sin embargo el la recomendación R

106 indica que los factores y coeficientes de seguridad deben ser establecidos en

función del nivel de conocimiento y grado de control; los indica en tres grados:

pobre, regular y bueno. Los CS entonces deben ser diseñados en función de:

Capacidad y conocimiento de los profesionales.


535

Habilidad y destreza de los obreros.

Calidad de los materiales.

Grado de rigor en el estudio de las cargas y los métodos de cálculo.

Nivel de control en obra.

El R 101 es pragmático y simple al compararlo con el R 108. El R 101 es-

tablece como sobrecarga en vivienda un solo valor (200 daN/m2) que en edificios

en atura puede ser reducido por el fenómeno natural de no simultaneidad de uso.

C 2.2.2. Factores de cargas.

Los factores de carga que se presentan en este Capítulo tratan de

reflejar la relativa incertidumbre…se puede generar debido a:

1) La variabilidad inherente o natural,

2) El rango de aplicaciones,

3) La posibilidad de mal uso o error.

Es razonable, por lo tanto, hacer ciertas modificaciones a los facto-

res de carga, en presencia o ausencia de información adicional.

En los Comentarios indica que los factores anteriores reflejan una “relativa

incertidumbre” y aconseja realizar modificaciones a los factores en ausencia de

información. Consideramos necesario advertir que en todos los casos deben ser

estudiados y ajustados los factores de carga porque no es posible reglamentar en

base a la conducta humana.

Los factores para las reacciones debidas a equipo pesado son sólo

para valores de carga máxima…el factor de carga es mucho más bajo

(1,6) cuando el equipo tiene funciones y capacidades verificadas…

Cuando se utilice cualquier equipo que genere cargas dinámicas,

(ej, bombas o rotores no balanceados) el efecto de la carga se debe deter-

minar primero separadamente y luego multiplicado por el factor 1,3.

Las cargas dinámicas deben ser calculadas. Cualquier movimiento de una

masa también genera fuerzas inerciales que se deberán calcularse en cada caso.

Las cargas ambientales se deben determinar de forma similar a aquéllas

indicadas en los Reglamentos CIRSOC específicos. Sin embargo, se deben consi-

derar las siguientes diferencias para cargas ambientales durante la construcción:

1) Se pueden modificar los valores de la carga de diseño si existe la posibi-

lidad de un período de exposición reducido.

2) Ciertas cargas se pueden ignorar a los fines prácticos…

3) Ciertas cargas se pueden ignorar en las combinaciones debido a la

práctica de cerrar los lugares de trabajo… durante los eventos que las

producen (por ejemplo nieve y viento, nieve y ciertas fuerzas…)

Los puntos anteriores aparecen otra vez frases del tipo “se pueden modifi-

car”, “se pueden ignorar”, “ciertas cargas…”, todas juntas generan desconcierto

y contradice las leyes naturales que relacionan las cargas con la resistencia. No es

posible ignorar cargas porque posean períodos de exposición cortos, con este con-

cepto podríamos ignorar las fuerza de una ráfaga violenta de viento.

Como regla general (ver referencias 2-6 y 2-4), los andamios deben

ser capaces de soportar, sin falla, su propio peso y al menos cuatro veces la

carga máxima supuesta. Para satisfacer este criterio, el factor de carga pa-

ra la carga debida al personal y equipamiento, Cp , para la carga de mate-

rial fijo CFML y para la carga de material variable CVML debe ser igual a 4,0

y el factor de carga para la carga permanente de construcción CD, debe ser

igual 1,0. También los factores de reducción de capacidad, (factores f) que


536

se usan con estos factores de carga, deben ser iguales a 1,0. (Ver la referen-

cia 2-6 en Bibliografía).

Se debe considerar que las estructuras temporarias utilizadas repeti-

damente, están sujetas a mucho desgaste y a la pérdida de capacidad y que

puede ser necesario que los factores “f” sean más bajos que aquéllos que se

indican para el diseño por resistencia habitualmente con el fin de compen-

sar esta pérdida de capacidad.

Establece que los andamios deben soportar su propio peso y cuatro veces la

carga máxima supuesta; esto se contradice con lo establecido en la tabla 2.2.2. Re-

conoce además que los puntales y encofrados están sujetos a desgaste y pérdida de

capacidad resistente y puede ser necesario modificar los indicados en la tabla 2.2.2;

también es redundante esta apreciación porque los puntales y encofrados deben ser

verificados en cada circunstancia de uso y los que no reúnen condiciones, deben ser

rechazados.

Las piezas de las ET en cualquier tiempo de uso deben estar en condiciones

normales; no deben ser aceptadas las piezas con “mucho desgaste o con pérdida de

capacidad”; la pieza debe ser sustituida o reparada.

R 2.3. Puentes. Las combinaciones de carga para obtener las cargas de diseño en puentes du-rante su construcción se deberán establecer en función de las especificacio-nes de AASHTO, ver referencias 2-1 y 2-2 de la Bibliografía del Capítulo 2 en los Comentarios.


537

41b R 108

Cargas de construcción (b).

Capítulo 3: Permanentes y sobrecargas.

R 3.1. Cargas permanentes.

A los fines de este Reglamento, la carga permanente, D, se define como el peso de la construcción permanente existente en el lugar en el mo-mento particular de la secuencia de construcción que se está considerando.

La carga D aún no existen porque ET solo sostendrán las partes o piezas

estructurales en durante su construcción.

La carga permanente incluye toda la construcción ejecutada en el lu-gar, que está arriostrada o apuntalada temporariamente y la construcción para la cual el sistema estructural primario está completo, pero que se está utilizando para soportar materiales y equipos de construcción.

En esta carga no se incluyen los pesos del andamiaje, los apuntala-mientos, los encofrados para hormigón, los rieles para equipos de construc-ción, puentes temporarios, y otras estructuras temporarias, las que se con-sideran cargas permanentes de construcción, CD, tal como se define en el artículo 4.1.1.

El peso de la construcción permanente que está en el lugar, incluye todas las cargas no estructurales tales como revestimientos, particiones, cielorrasos, rieles, y demás elementos que se supone estarán en el lugar en el momento particular que se está considerando.

Consideramos difusas las explicaciones del párrafo anterior que trata de

distinguir las cargas permanentes del edificio “D” y las cargas permanentes “CD”

de la ET. Son cargas distintas de origen, de tiempo, de permanencia y de geografía

(espacio del edificio). No es conveniente cambiar el significado de los nomencla-

dores, lo repetimos para afirmar la convicción:

Cargas “D”: Son las permanentes (muertas) que se utilizaron para el dise-

ño estructural del edificio.

Cargas “CD”: son las permanentes de construcción. Corresponden al peso

propio de todos los encofrados, riostras, puntales, máquinas; todo lo que se man-

tendrá fijo durante la las tareas de las ET.

Cargas “CVML”: consideramos las más intensas, son las debidas al material

fijo, que en la fases de las ET es el peso del hormigón fluido depositado sobre los

encofrados (gravitatorias y de presión hidrostática).

C 3.1. Cargas permanentes.

El contratista debe controlar habitualmente la secuencia de construc-

ción y así controlar qué cargas actuarán…

Lo anterior es una obviedad absoluta.


538

R 3.2. Sobrecargas de uso durante la construcción.

La sobrecarga de uso durante la construcción, L, es la carga producida por el uso o la ocupación de una estructura que está en construcción. Estas cargas pueden ser impuestas a la construcción en el lugar, sobre estructuras parcialmente demolidas, o sobre estructuras temporarias. La sobrecarga, L, puede variar en las diferentes etapas de la construcción.

Para estructuras de puentes y otras estructuras de transporte, la so-brecarga debe incluir impacto, fuerzas longitudinales de los vehículos, fuer-zas centrífugas de los vehículos y cargas de viento sobre vehículos, según corresponda.

La sobrecarga de uso para las ET tiene el mismo símbolo “L” que las so-

brecargas para el diseño de la estructura definitiva del edificio, esto genera confu-

sión (ver artículo R 2.1).

C 3.2. Sobrecargas de uso durante la construcción. Las sobrecargas pueden estar presentes en una estructura que se

está remodelando, submurando, reparando o reubicando de alguna mane-

ra, o se está demoliendo por etapas. Las sobrecargas durante la construc-

ción pueden ser diferentes de las sobrecargas aplicadas sobre la estructu-

ra completa.

La sobrecarga de uso para las ET son diferentes a las “L” de estructura de-

finitiva, aquí no vale la ambigüedad de “pueden ser”.

Por ejemplo, durante la construcción de un puente diseñado para ca-

miones, un carril puede estar restringido para autos, resultando una sobre-

carga más baja. Por el contrario, una sección terminada de un edificio re-

cargada temporariamente con una multitud, aseguraría un incremento de la

sobrecarga.

El ejemplo es impreciso; algunos son diseñados para autos y restringido para

camiones. No hay antecedentes que se dejen pasar solo camiones y se restrinjan los

autos. Además es redundante lo de “un incremento de la sobrecarga” para una

parte del edificio recargada con una multitud.

El valor final de diseño de la sobrecarga no se debe reducir a menos

que el uso de las instalaciones sea estrictamente monitoreado y controlado.

La estructura parcialmente construida, o la estructura parcialmente

demolida, no debe exponer a sus ocupantes o personas que la utilicen a ries-

gos mayores que los previstos para la estructura terminada.

Idealmente, y cuando corresponda, los planos del diseño deberán identi-

ficar las sobrecargas que se deben aplicar durante la construcción.

Los párrafos anteriores “sobran o poseen demasiada abundancia, repetición o

uso excesivo del concepto” según el diccionario (redundantes).

Capítulo 4: Cargas de construcción.

R 4.1. Requisitos generales.

Las disposiciones de este Capítulo se deben utilizar para definir tanto las cargas de construcción para el diseño de estructuras temporarias como para estructuras definitivas sujetas a cargas durante su construcción. Estas cargas se deben combinar con otras que son de aplicación de acuerdo con las especificaciones dadas en el Capítulo 2.


539

Esta consideración responde al caso de una losa de hormigón que soporta la

carga de la ET y además las de su propio peso. Se deben apuntalar todas las losas

por debajo de la utilizada como soporte temporario según la secuencia del desmon-

taje de puntales. Es costumbre dejar la mitad de puntales en losa inmediata inferior

y una cuarta parte en la segunda inferior.

Cuando un estado de carga de construcción esté contemplado en forma específica en otro documento (o en un pliego de especificaciones técnicas) que resulte aceptable para la autoridad jurisdiccional, las partes deberán acordar por convenio previo las cargas de construcción que se van a considerar. Las escaleras fijas, las escaleras de mano y los ascensores no se consideran en este Reglamento.

Esto de “acordar por convenio” es casi imposible de realizarlo; el R 108

debe exigir en cambio, que en las memorias de cálculo y planillas el proyectista

establezca las cargas, combinaciones y factores que se utilizaron en el diseño y

cálculo de las ET y que sean presentadas a la “autoridad jurisdiccional” para su

aprobación.

C 4.1. Requisitos generales.

Las cargas para algunas estructuras temporarias, tales como aque-

llas que retienen presiones laterales de tierra, se definen en el Capítulo 5.

R 4.1.1. Definiciones.

Cargas de construcción: Son aquellas cargas impuestas sobre una es-tructura temporaria o parcialmente construida durante y como resultado del proceso de construcción. Las cargas de construcción incluyen, pero no están limitadas a, materiales, personal y equipamiento que se ubican sobre la estructura temporaria o definitiva durante su proceso de construcción.

Carga permanente de construcción CD: Es la carga permanente de las estructuras temporarias que están en el lugar en la etapa de construcción que se está considerando. La carga permanente de la estructura definitiva, ya sea total o parcialmente construida, no se incluye en CD. La carga perma-nente de la estructura definitiva se define como carga permanente, D, en el artículo 3.1.

Carga personal individual: Es una carga concentrada de 1 kN que in-cluye el peso de una persona más el equipo llevado por la persona, o el equipamiento que puede ser fácilmente levantado por una sola persona sin asistencia.

También se debe considerar la “Carga personal colectiva”, cuando un gru-

po de obreros están trabajando sobre una superficie reducida.

Carga superpuesta: Carga diferente al peso propio resistida por un elemento o sistema estructural.

La carga superpuesta es parte de los términos que componen la ecuación de

combinación de cargas; es obvio que resulta diferente al de peso propio.

Superficies de trabajo: Son los pisos, cubiertas o plataformas de es-tructuras parcialmente construidas o temporarias que están, o se supone que estarán, sujetas a cargas de construcción durante su proceso construc-tivo.

Las definiciones anteriores deben ser compatibles con el artículo R 2.1

“Cargas Especificadas”


540

R 4.2. Cargas debidas a los materiales. Las cargas permanentes debidas a los materiales constan de dos ca-

tegorías:

1. Cargas fijas debidas a los materiales (FML)

2. Cargas variables debidas a los materiales (VML)

La carga fija debida a los materiales (FML) es la carga de materiales que está fija en magnitud y la carga variable debida a los materiales (VML) es la carga de materiales que varía en magnitud durante el proceso constructi-vo. Si la magnitud local de una carga debida al material varía durante el proceso de construcción, entonces esa carga debe ser considerada una car-ga variable VML.

En estos párrafos otra vez existe redundancia. Sobre las ET siempre existirá

en un tiempo determinado cargas de materiales VML y las FML se presentarán solo

en aquellos casos de piezas que sostienen a otras, por ejemplo, los puntales sostie-

nen el peso propio de tirantes y tablones del encofrado de losas.

Las cargas fijas temporarias sobre los primeros niveles de losas de hormigón

terminadas cuando son utilizadas como acopio de materiales durante la construc-

ción, deben ser sostenidas por sistemas de puntales.

C 4.2. Cargas debidas a los materiales.

Este artículo clasifica las cargas permanentes debidas a los materia-

les…El Proyectista o Diseñador Estructural debe considerar el modelo de

distribución de las cargas uniformemente distribuidas y la ubicación de las

cargas concentradas que generan la condición más desfavorable de resis-

tencia y/o serviciabilidad.

… El Proyectista o Diseñador Estructural debe utilizar el Reglamento

CIRSOC 101-2005 para obtener la lista de los pesos propios de los distintos

materiales de construcción.

Este artículo es muy largo y complicado, solo copiado el principio y final.

Sus escritos demuestran que:

El reglamento fue copiado en forma directa de otra normativa.

Quienes traducen o redactan el R108 no han estudiado o consultado

sobre las costumbres y rutinas que se realizan en la Argentina para la

construcción de las ET.

El agradecimiento que sigue confirma lo anterior. El INTI-CIRSOC agradece muy especialmente a las Autoridades del Structural Enginee-

ring Institute (SEI) y de la American Society of Civil Engineers (ASCE), por habernos

permitido adoptar como base para el desarrollo de este Reglamento, el documento “De-

sign Loads on Structures During Construction", conocido como SEI/ASCE 37-02.

Es necesario agregar que la forma o manera de construir los edificios es par-

te de la cultura de cada país. Estamos copiando un reglamento de EEUU donde las

tecnologías, costumbres, plazos y materiales son diferentes al nuestro.

R 4.2.1. Carga debida al hormigón.

El peso del hormigón colocado en un encofrado para constituir la estructura definitiva se debe considerar como una carga debida al mate-rial. Cuando el hormigón desarrolle suficiente resistencia de manera que tanto el encofrado como el apuntalamiento y el reapuntalamiento no se-an necesarios para soportarlo, el hormigón se convertirá en una carga permanente.


541

Es correcto, estamos estudiando las cargas en las ET, el hormigón endureci-

do con resistencia adecuada corresponde a las cargas definitivas de los edificios

que son tratadas en el R101.

R 4.2.2. Materiales contenidos en el equipamiento.

Los materiales que son levantados por un equipo o contenidos en él son parte constitutiva de la carga debida al equipamiento y no una carga debida al material. Una vez que tales materiales se han descargado del equipo, se convertirán en una carga debida a los materiales.

Las ET se refieren a las estructuras que se construyen para sostener parte de

las piezas definitivas de la obra definitiva. El o los equipos de grúas, guinches o

elevadores no deben ser apoyados sobre las ET, en todos los casos para grandes

cargas se apoyan a nivel de suelo, y para cargas parciales en estructuras terminadas

que corresponden a las definitivas.

C 4.2.2. Materiales contenidos en el equipamiento.

Las reacciones debidas al equipamiento deben incluir los efectos de

los materiales izados o contenidos en ellos, (ver el artículo 4.6.).

Esto es obvio; en el arranque o frenado de los equipos de elevación existen

fuerzas que responden a la ecuación elemental de masa por aceleración.

C 4.3.4. Cargas de impacto.

No es posible anticipar los efectos de una mano de obra pobre o de-

ficiente, tal como el hormigón descargado de un balde desde demasiada

altura por encima del encofrado. Un balde de hormigón que golpea los en-

cofrados es una carga de impacto que se considera accidental y no se in-

cluye dentro del alcance de este Reglamento.

La “mano de obra pobre” está considerada en el diseño de los coeficientes

de seguridad mediante el R 106 (nivel de control de obra) que tiene como variables

la la calidad de la mano de obra, el control de la inspección o la conducta de la

dirección de obra y otras más. El impacto por descarga del hormigón fluido debe

ser considerado en todos los casos, incluso en aquellos que se utilicen bombas de

hormigón.

Eso de “un balde de hormigón que golpea…” no es frase para incorporar a

un Reglamento.

R 4.3. Cargas debidas al personal y al equipamiento.

R 4.3.1. Requisitos generales. Las cargas debidas al personal y al equipamiento se deben conside-

rar en el análisis o diseño de una estructura temporaria o parcialmente construida…Las cargas debidas al personal y al equipamiento que se utili-cen en el diseño o análisis de una estructura temporaria o parcialmente construida, deben ser las cargas máximas que probablemente se generen durante la secuencia de construcción.

Aconsejamos utilizar una sobrecarga sobre encofrados de losas de entrepisos

de un valor similar a la indicada en el R 101 (200 daN/m2 . 1,6 = 320 daN/m

2),

valor que resulta de situación de dos a tres personas por metro cuadrado con sus

herramientas y equipos. Además de las cargas del hormigón fluido más impacto.

En el artículo “Aplicación” damos un ejemplo de las fuerzas de impacto del

hormigón fluido al caer sobre el encofrado.


542

R 4.3.2. Cargas uniformemente distribuidas. Para el diseño se deben seleccionar las cargas uniformemente dis-

tribuidas que den como resultado fuerzas y momentos que sean envolven-tes de las fuerzas y momentos que resultarían de la aplicación de las car-gas concentradas que pudieran suceder y que no se consideran separada-mente.

C 4.3.2. Cargas uniformes distribuidas.

Las cargas de construcción, con excepción de las cargas debidas a

los materiales, rara vez estarán distribuidas uniformemente. Sin embargo,

el diseño para cargas equivalentes uniformemente distribuidas es una

práctica de larga data que ha soportado la prueba del tiempo.

Esto de que “han soportado la prueba del tiempo” es porque en todos los

casos el valor de las cargas teóricas distribuidas totales es muy superior a las reales.

El Proyectista o Diseñador Estructural debe seleccionar una carga

uniforme que incorpore adecuadamente los efectos de las cargas de cons-

trucción reales…

R 4.3.3. Cargas concentradas. Las cargas concentradas debidas al personal y al equipamiento de-

ben ser las cargas máximas reales que se esperan durante el proceso de construcción pero no podrán ser menores que aquellas presentadas en la Tabla 4.3.3. La carga concentrada se debe colocar de manera de producir las condiciones máximas de serviciabilidad y/o resistencia…

Las cargas concentradas debidas al equipamiento se deben deter-minar de acuerdo con el artículo 4.6.

En el caso de estructuras temporarias que se utilicen para tránsito público, la estructura se deberá diseñar según las especificaciones para el diseño de puentes establecidas en AASHTO, ver referencias 4-1 y 4-2 de la Bibliografía del Capítulo 4 en los Comentarios, o se diseñará para el equipo de construcción que se usará en la estructura según los requisitos del artí-culo 4.6.; de ambas condiciones la que genere los efectos más críticos.

En todo lo anterior existe redundancia ya que ha sido establecido en los prin-

cipios elementales del estudio de las máximas solicitaciones de las piezas estructu-

rales de cualquier material utilizado para las estructuras sean fijas definitivas o

temporales como los puntales y encofrados.

Tabla 4.3.3. Cargas concentradas mínimas debidas al personal y al equipamiento


543

Figura 41.3

Consideramos que es inapropiado establecer mediante una tabla de regla-

mento las cargas mínimas de personal y equipamiento para las ET. Estas cargas

deben ser estudiadas en cada caso particular porque existen tantas variables como

equipos utilizan los operarios. Por otra parte una carga de 1 kN por superficie de

0,09 m2 significa que pueden existir unos 10 a 12 operarios en superficie de un

metro cuadrado.

C 4.3.3. Cargas concentradas.

El Proyectista o Diseñador Estructural debe adoptar una importante

decisión al elegir la categoría de carga concentrada…Las cargas concen-

tradas debidas al equipamiento constituyen un tema serio…

Los vehículos con ruedas, ya sea operados manualmente o motoriza-

dos, necesitan de un análisis más riguroso...

Se supone que la carga concentrada especificada en la Tabla 4.3.3. es

carga total, incluyendo las fuerzas dinámicas...

En las ciencias de la construcción no existen categorías en las decisiones; to-

das son significativas, consideramos inoportunas las frases “adoptar una importan-

te decisión”, “constituyen un tema serio”, “análisis más riguroso”, “se supone”,

estos conceptos dan a entender que las otras decisiones en el diseño son menos

fundamentales.

R 4.3.4. Cargas de impacto. Las cargas concentradas que se especifican en la Tabla 4.3.3 inclu-

yen las condiciones de impacto habituales. En el diseño estructural se de-ben incluir especificaciones para cargas originadas por vibraciones inusua-les y fuerzas de impacto predecibles.

R 4.4. Carga de construcción lateral CH . Para estructuras temporarias o parcialmente construidas, se deberá

aplicar cuando corresponda, uno de los siguientes criterios de carga de construcción lateral. La carga mínima de construcción lateral a aplicar será aquella que se obtenga del criterio que genere los mayores efectos estructu-rales en la dirección que se considera.

1) Para vehículos con ruedas que transportan materiales se debe con-siderar el 20 % del vehículo cargado completamente, si se trata de un solo


544

vehículo, ó 10 % cuando se trate de dos o más vehículos. Dicha fuerza se de-be aplicar en cualquier dirección posible de desplazamiento, sobre la super-ficie de rodamiento.

2) Para reacciones debidas al equipamiento, tales como las que se describen en el artículo 4.6, se deberá optar entre las cargas horizontales calculadas o las estimadas, de ambas la que resulte mayor.

3) 0,25 kN/persona aplicado a nivel de la plataforma en cualquier di-rección.

4) 2 % de la carga vertical total. Esta carga se debe aplicar en cual-quier dirección y debe ser espacialmente distribuida en proporción a la ma-sa. No es necesario aplicar esta carga simultáneamente con viento o sismo.

Las consideraciones enunciadas no se deben tomar como un sustituto del análisis de cargas ambientales.

No es conveniente diseñar sobre la base de porcentuales para la determina-

ción de las cargas horizontales o laterales. La física, desde la cinemática y la diná-

mica nos entrega las fórmulas necesarias y simples para establecer la magnitud de

esas cargas desde las variables de masa y aceleración de arranque o desaceleración

de frenado. Consideramos obligatorio consultar los manuales de los equipos a em-

plear y de ellos obtener los datos para el cálculo de las CH.

En el artículo de Aplicación de este capítulo se presentan ejemplos de cálcu-

lo de las cargas de impacto.

C 4.4. Carga de construcción lateral CH.

Las fuerzas necesarias para la estabilidad de los elementos se deben

determinar durante el análisis de la estructura, y como tales no se especifi-

can en este Reglamento.

La intención de este artículo es aportar un mecanismo de resistencia

mínimo a la carga lateral y una rigidez lateral mínima en todas las estructu-

ras temporarias o parcialmente construidas. Debido a excentricidades inevi-

tables, las cargas verticales superpuestas pueden producir alguna carga la-

teral. También, se pueden crear cargas laterales debido a operaciones de

personal y equipamiento.

El Proyectista o Diseñador Estructural debe ser consciente de que las

cargas laterales reales pueden exceder los mínimos especificados en este

artículo, particularmente si se lleva a cabo más de una actividad constructi-

va al mismo tiempo.

La carga de 0,25 kN/persona especificada en el criterio N° 3 repre-

senta una estimación conservadora de la fuerza lateral que podría generar-

se por las actividades debidas al personal.

Con el criterio N° 4, se pretende aportar una resistencia mínima a la

carga lateral y asegurar la estabilidad lateral de la estructura como un todo

durante la construcción.

En general, no se espera que este criterio genere fuerzas durante la

construcción que excedan la capacidad del sistema resistente a la fuerza la-

teral permanente por debajo del nivel donde dicho sistema resistente ha sido

terminado, sin embargo, el sistema resistente a las fuerzas laterales perma-

nentes debe ser verificado de acuerdo con este criterio.

El viento y otros fenómenos que producen cargas laterales se deben

considerar por separado de las disposiciones de este artículo, excepto en lo

indicado en el criterio N° 4 con respecto a viento o sismo.


545

Los párrafos anteriores en resumen recomiendan que se verifiquen las CH.

R 4.5. Fuerzas debidas al montaje y al ajuste en la etapa de ensamble Cf . Las fuerzas originadas por el montaje (alineación, ajuste, abulona-

do, arriostramiento, atirantamiento, etc.) se deben considerar en el Pro-yecto Estructural.

C 4.5. Fuerzas debidas al montaje y al ajuste en la etapa de ensamble, CF.

Este artículo se debe aplicar a todos los tipos de estructuras, pero

más específicamente al montaje de elementos de acero, metal, madera y

estructuras prefabricadas (ver la Bibliografía de este capítulo).

R 4.6. Reacciones debidas al equipamiento, CR . Las reacciones debidas al equipamiento, con la correspondiente con-

sideración de todas las condiciones de carga, se deben utilizar en el diseño de la estructura temporaria o parcialmente construida.

Las reacciones debidas al equipamiento deben incluir el peso total del equipamiento operando con su máxima carga, verificada, en combinación con cualquier carga ambiental aplicable, a menos que su utilización sea res-tringida y se desarrollen reacciones conocidas.

C 4.6. Reacciones debidas al equipamiento, CR.

El equipamiento con funciones y capacidades verificadas es aquel

equipamiento cuyas características y reacciones son suministradas por el

fabricante o el proveedor. En el caso del equipamiento con funciones y ca-

pacidades sin verificar, las reacciones se deberán determinar mediante

análisis.

R 4.6.1. Requisitos generales. La estructura se debe diseñar para que soporte con seguridad el peso

propio del equipamiento y la situación más desfavorable derivada de los efectos de la carga que se generan en la operación de los equipos.

El diseño deberá considerar la deformación o el movimiento de los soportes, el desnivel de los soportes, su desalineación vertical y las cargas ambientales sobre el equipo.

Esta cuestión en el R 108 reiterativa.

C 4.6.1. Requisitos generales.

En esta etapa, además de la utilización de algún componente del

equipamiento a una menor capacidad que la máxima especificada para su

ubicación, pueden presentarse situaciones híbridas tales como la utilización

de una grúa móvil con estabilizador trasero que se ubique por encima de un

elemento principal de soporte de la estructura.

En esta situación, la grúa puede alcanzar su máximo radio de opera-

ción, con el fin de izar algo, y luego moverse rápidamente, reduciendo así

substancialmente la reacción del estabilizador cuando la grúa se balancee y

desplace a una nueva posición para depositar o levantar la carga.

En este caso, las cargas máximas del estabilizador, se ejercerán apa-

rentemente sobre la parte trasera de la grúa y se desarrollarán cargas me-

nores sobre los otros cojinetes del estabilizador, los que podrían ubicarse

sobre elementos estructurales más livianos.


546

Ésta es una práctica habitual cuando los elementos de soporte del es-

tabilizador no son adecuados para soportar las reacciones máximas o tota-

les del estabilizador según se trate de un equipo con sus capacidades y fun-

ciones verificadas o no.

Debido al desplazamiento del centro de gravedad, las cargas de los

ejes del vehículo y del sistema estabilizador de la grúa o las reacciones del

soporte, pueden ser mayores en ausencia de la carga útil o de la carga que

se debe izar. En el diseño controlará el caso más desfavorable (ya sea la

grúa cargada o descargada).

R 4.6.2. Equipamiento con funciones y capacidades verificadas. Las cargas mínimas debidas al equipamiento, necesarias para el dise-

ño, deben ser suministradas por los fabricantes o proveedores de equipos.

A menos que los equipos cargadores, tales como los cargadores fron-tales o auto elevadores con horquilla frontal, estén intencionalmente res-tringidos al volcamiento sobre un eje, en el diseño se deberá considerar el peso propio del cargador más la carga que producirá su volcamiento aplica-dos al eje frontal.

El Proyectista o Diseñador Estructural deberá verificar las característi-cas, funciones y capacidades suministradas por el proveedor del equipo.

Cuando éstas resulten diferentes a las condiciones bajo las cuales se desempeñará el equipo, se deberán utilizar para el diseño las reacciones más severas.

C 4.6.2. Equipamiento con funciones y capacidades verificas.

Los valores especificados por los fabricantes para los equipos, como

es el caso de los cargadores frontales, por ejemplo, se deben utilizar con

mucho cuidado. La distribución de la carga en los ejes, cuando actúa real-

mente la carga máxima, supone que todos los ejes están tocando el piso, con

una cierta distribución de la carga.

A menos que se adopten precauciones especiales, tales como limitar

el tamaño de los cangilones y de los obstáculos en los pisos o cubiertas, sue-

le ocurrir con frecuencia que cuando los operadores del equipo cargador se

encuentran levantando materiales para transportar, icen además un elemen-

to de cubierta o traten de izar cargas mayores que las establecidas para este

tipo de equipo.

En este caso, el vehículo entero estará izando y pivotando alrededor

de su eje frontal generándose así cargas por rueda y por eje que serán un 30

% mayores que la carga por rueda especificada por el fabricante.

R 4.6.3. Equipamiento con funciones y capacidades sin verificar. Las cargas debidas al equipamiento de aquellos equipos con funcio-

nes y capacidades sin verificar se deberán determinar mediante análisis.

R 4.6.4. Impacto. La reacción debida al equipamiento se debe incrementar en un 30 %

con el fin de considerar el impacto, a menos que otros valores (ya sea ma-yores o menores), sean recomendados por los fabricantes, o exigidos por la autoridad jurisdiccional, o determinados mediante análisis.

Todo lo anterior (4.6. Reacciones del equipamiento) de una u otra forma fue

redactado en artículos anteriores. Reiteramos que los impactos y las cargas inercia-


547

les en la fase constructiva resultan comunes y deben ser calculados en cada caso

específico teniendo en cuenta las dos variables de la fuerza de impacto: altura (caí-

da libre) y masa.

R 4.7. Presión sobre los encofrados.

R 4.7.1. Generalidades. A menos que se verifiquen las condiciones del artículo 4.7.1.1 ó

4.7.1.2, el encofrado se deberá diseñar para la presión lateral del hormigón recién colocado que se establece en la expresión (4-1). Los valores máximos y mínimos dados para otras fórmulas de presión no se aplican a la expresión (4-1).

CC = 23,5 h (4-1)

Siendo:

CC : la presión lateral, en kPa,

h: la profundidad del hormigón plástico o fluido, en m.

Para columnas y otros encofrados que se deben llenar rápidamente antes que el hormigón comience a endurecer, “h” se debe adoptar como la altura completa del encofrado o la distancia entre juntas de construcción horizontales cuando se hace más de una colocación de hormigón.

R 4.7.1.1. Para un hormigón dosificado con cemento CP 30 y una densidad de 24 kN/m3, que no contenga puzolanas o aditivos, con un asentamiento de 100 mm o menos y vibración interna normal a una profundidad de 1,25 m o menos, el enco-frado se puede diseñar para la presión lateral de la siguiente forma: Para columnas:

𝐶𝐶 = 7,2 +785 𝑅

𝑇 + 17,8 (4 − 2)

El valor de CC podrá ser como máximo igual a 144 kPa, como mínimo igual a 28,8 kPa, pero en ningún caso mayor que 23,5 h. Para tabiques con una velocidad de colocación R, menor de 2 m/h:

𝐶𝐶 = 7,2 +785 𝑅

𝑇 + 17,8 (4 − 3)

El valor de CC podrá ser como máximo de 95,8 kPa, como mínimo de 28,8 kPa, pero en ningún caso mayor que 23,5 h.

La expresión 4-3 es idéntica a la 4-2.

Para tabiques con una velocidad de colocación R, de 2 a 3 m/h:

𝐶𝐶 = 7,2 +244 𝑅

𝑇 + 17,8+

1156

𝑇 + 17,8 (4 − 4)

Siendo: R la velocidad de colocación, en m/h, T la temperatura del hormigón en el encofrado, en C°


548

Las presiones que se establecen en las expresiones anteriores se producen en

la parte inferior del encofrado, es por ello que en el montaje de los tableros se ob-

servan los barrotes o marcos de rigidez con separaciones diferentes; el primero a

nivel inferior del encofrado, le sigue otro a unos 0,25 metros, luego el terceo a 0,45

y los siguientes con separaciones de 0,65 metros (ver figura 23.2 de Capítulo 23).

En el artículo de “Aplicación” de este Capítulo se presentan varios ejemplos

que sirven de guía para la determinación de las cargas que genera el hormigón so-

bre los encofrados.

4.7.1.2. Como alternativa, se podrá recurrir para determinar la presión la-teral que se debe utilizar en el diseño de los encofrados, a un método ba-sado en datos experimentales apropiados.

(Ver artículo 5.3 del Capítulo 23).

4.7.1.3. Cuando el hormigón se bombee desde la base del encofrado, el encofrado se deberá diseñar para la carga hidrostática completa de hor-migón, CC = 23,5 h, más una tolerancia mínima del 25 % para la onda de presión de la bomba. En ciertos casos, las presiones pueden ser tan altas como la presión frontal del pistón de la bomba.

Las cañerías que transportan al hormigón no deben estar sostenidas por las

ET, hubo casos donde los sacudones o impulsos del sistema de bombeo debilitaron

las ET y provocaron el colapso del puntales, andamios, encofrados, hormigón fres-

co y accidentes a los operarios.

C 4.7.1. Presión sobre los encofrados – Generalidades.

Las expresiones referidas a la presión lateral se deben extraer del

Reglamento CIRSOC 201-2005. La expresión (4-1) supone una carga líqui-

da completa y normalmente se puede aplicar sin restricciones. Sin embargo

puede haber excepciones.

(Ver el artículo 6 “Aplicaciones” del capítulo 23.

Cuando se utilicen vibradores externos u hormigón ejecutado con ce-

mento compensador de retracción se deben adoptar precauciones porque en

esas situaciones se pueden generar presiones que excedan el equivalente

hidrostático.

El Proyectista o Diseñador Estructural debe considerar el levanta-

miento originado por la componente vertical de la presión normal del hor-

migón fresco recientemente ubicado sobre los encofrados con pendientes in-

ternas.

C 4.7.1.1.

Siguiendo las limitaciones enunciadas en el artículo del Reglamento,

el encofrado se podrá diseñar para una presión lateral máxima, de acuerdo

con las expresiones (4-2), (4-3) y (4-4), la que será menor que la carga

hidrostática completa.

Cuando no se cumplan algunas de las limitaciones especificadas, la

presión lateral se deberá adoptar tal como se dispone en la expresión (4-1).

Las expresiones (4-2), (4-3), y (4-4) se deben aplicar para hormigones con

pesos unitarios hasta 24 kN/m3.

R 4.7.2. Presión sobre el encofrado deslizante. Para una operación de hormigonado con un encofrado deslizante, la pre-sión lateral del hormigón fresco que se debe utilizar para diseñar los enco-


549

frados, arriostramientos y largueros se debe determinar por medio de la expresión (4-5).

𝐶𝐶 = 𝑐 +524 𝑅

𝑇 + 17,8 (4 − 5)

Siendo: c: el coeficiente igual a 4,8 kPa para hormigón colocado en capas de 150 a 250 mm con vibración ligera o sin vibración, e igual a 7,2 kPa para hor-migón que requiere de vibración adicional, en el caso de las estructuras de contención o estancas al gas. Cc: la presión lateral, en kPa, R: la velocidad de colocación del hormigón, en m/h, T: la temperatura del hormigón en los encofrados, en C°.

(Ver artículo Aplicaciones del presente capítulo).

R 4.7.3. Cargas de apuntalamiento. Cuando se necesite recurrir al apuntalamiento para soportar la car-

ga del hormigón recién colocado, estos apuntalamientos se deberán man-tener hasta que el hormigón haya desarrollado suficiente resistencia como para ser autoportante. Cuando el apuntalamiento sea continuo a lo largo de varios pisos, las cargas determinadas sobre estos apuntalamientos de-berán ser acumulativas, hasta que los apuntalamientos se hayan removido y recolocado para permitir que la losa en cuestión soporte su propio peso. La remoción no se debe realizar hasta que el hormigón sea capaz de so-portar su propio peso.

En superficies horizontales como las de entrepisos de hormigón armado las

cargas de hormigón fluido más las otras cargas de los operarios, máquinas, herra-

mientas e impactos son resistidas por los puntales.

En la casi totalidad de los colapsos de encofrados se produjeron por fallas en

los puntales y cuyas causas actuando de manera individual o conjunta fueron:

Pandeo por esbeltez.

Rotura por flexo compresión.

Ausencia de arriostramientos

Fallas en la calidad de los puntales (madera o metálicos).

Alguna de estas situaciones las estudiamos en el Artículo de Aplicaciones.

Continuación del capítulo anterior 41 “Cargas de Construcción” (parte 1).

R 4.8. Aplicación de cargas.

R 4.8.1. Combinación de cargas.

La carga de construcción de diseño debe incluir la combinación crítica de las cargas debidas al personal, al equipamiento y a los materiales.

4.8.1.1. Superficies de Trabajo. Las estructuras que soportan superficies de trabajo como las que se definen

en el artículo 4.1, se deberán diseñar para la combinación de cargas de construc-ción debidas a los materiales, al personal, al equipamiento, y a otras cargas que correspondan.


550

Cuando la operación de construcción coincida con alguna de las clases de trabajo descriptas en la Tabla 4.8.1., el Proyectista o Diseñador Estructural podrá diseñar para las cargas uniformes indicadas en ella, considerándola como carga vertical debida a la combinación de personal, equipo y materiales en tránsito o sobre el andamiaje. Cuando la operación de construcción no coincida con alguna de las clases de trabajo indicadas en la Tabla 4.8.1., el diseño se deberá efectuar para las cargas reales. Las cargas concentradas se deben considerar separada-mente.

Tabla 4.8.1. Clases de superficies de trabajo para cargas combinadas uniforme-mente distribuidas.

Figura 42.1

Recomendamos para se realicen estudios específicos para cada una de las

superficies de trabajo y que la tabla 4.8.1 solo sirva como referencia de consulta,

pero no de diseño y cálculo.

En el Capítulo de Aplicaciones indicamos un ejemplo la carga sobre “super-

ficie de trabajo”.

4.8.1.2. Especificaciones para estructuras temporarias. Cuando las estructuras temporarias se especifiquen con el nombre

de la carga que soportarán, los nombres de la clase de carga y la magni-tud de la carga de diseño se deberán especificar de acuerdo con la Tabla 4.8.1.

C 4.8. Aplicación de cargas. Las cargas de construcción dependen en gran medida del planea-

miento específico y del proceso de construcción. Este artículo incluye re-

glas para aplicar y combinar cargas variadas, como así también los míni-

mos tradicionales para varios procesos constructivos habituales.

C 4.8.1. Combinación de cargas.

La combinación de las distintas formas de cargas de construcción, ta-

les como las cargas debidas a los materiales, personal y equipamiento cons-

tituyen un paso importante en ingeniería para la construcción, que exige

una cuidadosa aplicación del juicio profesional.

C 4.8.1.1. Superficies de trabajo:


551

Es tradicional diseñar muchas superficies de trabajo para una carga

uniformemente distribuida que incluya todas las cargas de construcción, ex-

cepto los materiales en su posición final.

Las estructuras temporarias a menudo se han diseñado, anunciado y

especificado de acuerdo con las clases de operaciones establecidas en la

Tabla 4.8.1. para trabajo pesado, medio y liviano. Este Reglamento también

se debe aplicar a estructuras parcialmente construidas adoptándose la mis-

ma terminología. Diferentes estilos de construcción y diferentes segmentos

de la industria de la construcción tienen distintas tradiciones para conside-

rar las cargas de diseño sobre las estructuras parcialmente construidas du-

rante el proceso constructivo, y este artículo del Reglamento trata de unifi-

car los requerimientos de la industria sobre una base común.

Los siguientes, son ejemplos de operaciones de construcción que se

diseñaron tradicionalmente para las cargas dadas en la Tabla 4.8.1.:

Trabajo muy liviano:

Cubiertas, retechado de cubiertas, excepto situaciones con acumu-

lación de balasto.

Pasarelas de acceso.

Pintura y calafateo.

Mantenimiento usando herramientas manuales.

Trabajo liviano:

Construcción de pórtico liviano.

Transporte y ubicación del hormigón mediante cañerías y acabado

del hormigón con herramientas manuales.

Trabajo mediano:

Transporte y ubicación del hormigón por cangilones, carretilla,

canaletas o carros manuales.

Terminado del hormigón utilizando emparejadores de superficie

motorizados.

Construcción de mampostería con tejas o unidades huecas de

hormigón liviano.

Montaje de acero estructural o ubicación de armaduras de acero

para hormigón.

Trabajo pesado:

Transporte y ubicación del hormigón utilizando volquetes motori-

zados.

Mampostería de ladrillo o unidades de hormigón pesado.

Almacenamiento de materiales.

A continuación se presentan ejemplos de superficies de trabajo que no cum-

plen con la Tabla 4.8.1.:

1) Cubiertas para las cuales el diseño está controlado por la sobre-

carga o por la cargas de nieve establecidas en los códigos de edificación, y

cuyos valores son menores que los indicados en la Tabla 4.8.1.

2) Cielorrasos colgantes que permiten el acceso para mantenimiento,

instalación de servicios, y servicios de emergencia tales como extinguidores

de fuego.

Estas superficies de trabajo se deben considerar según los artículos 4.8.1.1

y 4.8.4.

C 4.8.1.2. Especificaciones para estructuras temporarias.


552

Este artículo alienta la uniformidad en la terminología utilizada para

definir la capacidad de andamios y estructuras similares.

C 4.8.2. Cargas parciales.

Las cargas localizadas parcialmente sobre la longitud de una viga o

cabriada pueden producir mayor esfuerzo de corte en una parte de la luz

que una carga en toda la longitud.

Las cargas en damero sobre pisos y pórticos de varios pisos producen

los mayores momentos positivos y negativos. Las vigas en voladizo no pue-

den depender de una posible carga de construcción sobre la longitud de an-

claje que garantiza el equilibrio. Los Reglamentos CIRSOC 101-2005, CIR-

SOC 102-2005 y CIRSOC 104-2005 describen otras condiciones posibles

para diseñar elementos o pisos para cargas parciales.

Este artículo no es claro. En especial cuando dice “cargas en damero”, se su-

pone una estructura con módulos (losas de entrepisos) en forman de dameros donde

las cargas se alternan entre sí. Además “vigas en voladizo no pueden…” no se en-

tiende.

C 4.8.3.2. Cargas debidas al personal y al equipamiento.

Las cargas uniformemente distribuidas constituyen un substituto con-

veniente para calcular el efecto combinado de varias cargas concentradas,

que como tales, están generalmente calibradas para un área particular. Pa-

ra áreas más pequeñas, las cargas concentradas controlarán el diseño es-

tructural. Las cargas concentradas transitorias, tales como las debidas al

personal y al equipamiento no tienen naturalmente un espaciamiento uni-

forme, razón por la cual para áreas mayores que el área de calibración, la

carga uniforme puede resultar innecesariamente conservativa.

Una reducción en la carga de construcción en función del área de in-

fluencia sería razonable. Pero debido a la falta de información sobre pro-

yectos de construcción, y en consecuencia sin información específica, no se

puede garantizar la deducción de una nueva expresión para la reducción de

la carga. Por lo tanto, para este Reglamento se ha decidido según un proce-

dimiento de reducción de sobrecarga que es de uso habitual y que es el

mismo que se especifica en el Reglamento CIRSOC 101-2005.

Consideramos que no es de aplicación la reducción de sobrecargas según el

R 101, porque estamos frente a entidades distintas; el R 101 analiza el suceso de no

simultaneidad de sobrecargas en edificios en uso de varios pisos, mientras que el R

108 estudia las estructuras de encofrados que en la mayoría de las veces es de un

solo nivel porque se lo desarma luego de su uso, para luego armarlo en el nivel que

sigue.

Se debe ser cuidadoso, ya que muchas cargas de construcción son re-

ales y no estadísticas. Si se conocen por anticipado las cargas reales sobre

un área entera, no se debe efectuar ninguna reducción.

Para restricciones de carga, ver el comentario al artículo 4.8.4.

C 4.8.3.3. Cargas debidas al personal y al equipamiento sobre cubiertas con

pendiente.

Por coherencia, la reducción en las cargas debidas al personal y al

equipamiento sobre cubiertas se debe realizar de acuerdo con lo especifica-

do en el Reglamento CIRSOC 101-2005. El detalle de aplicación es algo di-

ferente, pero los límites son esencialmente los mismos.


553

Se refiere a la reducción de las sobrecargas indicadas en el R 101 “Capítulo

8” que tiene en cuenta la no simultaneidad de las sobrecargas en edificios en altura,

esto lo aclaramos en párrafo anterior.

C 4.8.4. Restricciones de cargas.

La fijación de carteles limitando la carga admitida, la restricción de

ciertas áreas o de lo contrario, la limitación de la carga de construcción por

algún medio, es compatible con los códigos de construcción de reconocido

prestigio internacional.

Este tema no se debe confundir con la reducción de sobrecargas de

diseño que se fundamenta en el concepto de área colaborante (o contributi-

va).

La reducción de cargas, basada en áreas de influencia, se trata en el

artículo 4.8.3.2.

La fijación de carteles de advertencia o la restricción de la carga se

puede completar con la colocación de barreras físicas que dirijan el tránsito

sobre el tablero de un puente o sobre la estructura de un estacionamiento, o

la colocación de barreras sobre un sistema de entrepisos para restringir el

acceso de vehículos con ruedas, el acopio de materiales o la presencia o ac-

ceso de personal.

En algunas obras es habitual disponer de plataformas de trabajo o

andamios relativamente grandes (por ejemplo, plataformas de trabajo de

30m × 30m) para la renovación de cubiertas de acero estructural de un edi-

ficio o elementos de un puente. Como se trata de una plataforma para per-

sonal y equipamiento, la clasificación de la Tabla 4.8.1. "Trabajo pesado

(3,6 kN/m2)" resulta apropiada para diseñar el sistema de plataformas.

Sin embargo, si el equipo de trabajo está constituido por numerosas

personas trabajando en un área localizada, la utilización del valor 3,6

kN/m2 resulta inadecuado para aplicarlo simultáneamente sobre toda la pla-

taforma porque no refleja el verdadero uso operativo del andamio o plata-

forma.

El sistema de soporte para la plataforma se puede diseñar para la

carga máxima desarrollada por el número limitado de personas sobre la

plataforma reuniéndose alrededor de uno de los soportes, con el fin de gene-

rar la mayor carga sobre dicho soporte.

En la plataforma se deberá indicar claramente su capacidad o la car-

ga máxima permitida en función del número máximo de ocupantes que tra-

bajarán sobre ella.

La falta de cumplimiento de esta disposición puede dar como resulta-

do una carga sobre la estructura de la cual cuelga el andamio o sobre la

que está apoyado, que exceda substancialmente la carga de diseño de esa

estructura.

Existen muchas plataformas y andamios livianos que deben soportar

la presencia de sólo una a tres personas con pequeñas herramientas y mate-

riales circunstanciales, como por ejemplo el caso de las pequeñas platafor-

mas colgantes debajo de vigas de acero (“flotadores”) utilizadas amplia-

mente en el montaje de estructuras de acero. La capacidad de estos anda-

mios está controlada por el número de personas para las cuales están dise-

ñados. Las restricciones de uso son necesarias para prevenir los excesos de

carga.

R 4.8.2. Cargas parciales.


554

La carga de construcción con su intensidad total aplicada sólo en una parte de la longitud de una estructura o elemento, se debe considerar cuando ésta produzca un efecto más desfavorable que la misma intensi-dad de carga aplicada sobre la longitud total de la estructura o elemento.

R 4.8.3. Reducción de cargas de construcción. 4.8.3.1. Cargas debidas a los materiales.

Este Reglamento no permite las reducciones de las cargas debidas a los materiales, ya sean fijas o variables, excepto cuando se trate de pe-queñas cantidades de materiales en tránsito o sobre el andamiaje que se incluyen en las cargas uniformemente distribuidas debidas al personal, al equipamiento y a los materiales, indicadas en la Tabla 4.8.1.

4.8.3.2. Cargas debidas al personal y al equipamiento. Cuando un análisis de las operaciones de construcción así lo justifi-

que, este Reglamento permite que los elementos con un área de influencia de 37 m2 ó más, se puedan diseñar para una carga reducida uniformemen-te distribuida debida al personal y al equipamiento, mediante la aplicación de la expresión (4-6).

𝐶𝑃 = 𝐿0 0,25 +4,57

𝐴𝐼

(4 − 6)

Siendo: CP: la carga de diseño reducida, uniformemente distribuida debida al per-sonal y al equipamiento por m2 de área soportada por el elemento. L0: la carga de diseño no reducida, uniformemente distribuida debida al personal y al equipamiento por m2 de área soportada por el elemento. AI: el área de influencia en m2 . El área de influencia, AI , se debe conside-rar igual a cuatro veces el área tributaria para una columna, dos veces el área tributaria para una viga, e igual al área del panel para una losa ar-mada en dos direcciones.

La carga de diseño reducida, uniformemente distribuida, debida al personal y al equipamiento, sin tener en cuenta el área de influencia, debe ser mayor o igual que el 50% de la carga de diseño no reducida para ele-mentos que soportan un piso o que el 40% de la carga de diseño no redu-cida para elementos que soportan más de un piso, excepto en aquellas zo-nas donde la carga uniformemente distribuida debida al personal y al equipamiento sea menor o igual que 1,2 kN/m2, situación para la cual la carga reducida deberá ser mayor o igual que el 60% de la carga de diseño no reducida, a menos que se justifique otro valor mediante un análisis de las operaciones de construcción.

El artículo anterior es similar al indicado en el 4.8 del R 101 que trata la re-

ducción de las sobrecargas. Recordemos que la reducción de sobrecargas tiene por

variables las siguientes: a) edificio terminado y en uso, b) área de influencia, c)

área tributaria, d) no simultaneidad en corte vertical y e) distancia entre personas y

objetos. Esto último se corresponde con la “proxémica” que estudia las distancias

entre personas y objetos.


555

Figura 42.2. La imagen corresponde a estudios realizados por Ibo Bonilla y Edward Hall.

En las ET no se cumplen todas las variables; no poseen varias plantas, las

distancias entre personas y objetos dependen del tipo de tareas que se realicen y

además en las ET se sostienen por puntales cercanos que en promedio se encuen-

tran entre 1,5 a 2,0 metros uno de otros, con esto último desaparece el concepto de

área de influencia y tributaria.

4.8.3.3. Cargas debidas al personal y al equipamiento sobre cubiertas con pendiente.

Este Reglamento también permite reducir las cargas gravitatorias de construcción debidas al personal y al equipamiento sobre una cubierta, en función de la pendiente de la cubierta. El factor de reducción a utilizar debe ser:

R = 1,2 – 0,05 F Siendo:

F: la pendiente de la cubierta, expresada en porcentaje, multipli-cada por 0,12, R: su valor no debe exceder 1,0 ni ser menor que 0,6.

Esta reducción se puede combinar mediante multiplicación con la reducción basada en el área, pero la carga reducida no deberá ser menor que el 60% de la carga básica no reducida.

Recomendamos utilizar lo indicado en sobrecargas de cubiertas del R

101 Capítulo 4.

R 4.8.4. Restricciones de cargas.

Las superficies de trabajo que se indican a continuación deben tener su acceso y utilización restringidos, ya sea fijando carteles con las cargas permitidas y las condiciones de carga, o mediante el control de operacio-nes por la entidad que tiene jurisdicción sobre su uso.

1) Los andamios con áreas de trabajo iguales o menores que 3,70 m2, deberán ser verificados para el número de personas que puedan car-gar y las superficies de trabajo se deberán restringir de acuerdo con este criterio. Para el diseño, las cargas debidas a personas individuales se de-berán ubicar en aquellas posiciones que permitan maximizar sus efectos sobre los elementos estructurales que componen el andamio. Sin embar-go, no será necesario espaciarlas más que 0,6 m en el centro.

2) Las superficies de trabajo diseñadas para cargas uniformes su-perpuestas iguales o menores que 1,2 kN/m2, se deben evaluar para de-terminar tanto su capacidad para soportar dichas cargas como el número


556

y ubicación de las personas que pueden soportar. Estas áreas de trabajo se deben restringir según el criterio que resulte más desfavorable.

3) Las superficies de trabajo que están diseñadas para cargas meno-res que aquellas que se pueden esperar razonablemente que se ubiquen sobre ellas, se deben restringir a las cargas de diseño.


557

41c R 108

Cargas de construcción (c).

Capítulo 5: Presión lateral del suelo.

R 5.1. Definición. A los fines de este Reglamento, la presión lateral del suelo, CEH, se

define como la resultante horizontal, o casi horizontal, de las fuerzas por unidad de área generadas por el suelo y el agua sobre un plano vertical, o casi vertical, de una estructura.

R 5.2. Determinación de la presión lateral del suelo. Los valores de diseño de las presiones laterales de los suelos y su dis-

tribución se deben determinar mediante la utilización de métodos creíbles y confiables internacionalmente reconocidos, de acuerdo con la práctica in-genieril aceptada. Una prueba de credibilidad de un método de determina-ción de la presión del suelo lo constituye su publicación en una o más refe-rencias generalmente aceptadas de ingeniería geotécnica.

Las condiciones específicas del lugar se deben considerar en la selec-ción del o de los métodos de cálculo y se deben utilizar los datos específicos del lugar para determinar los factores críticos en los cálculos.

Se debe distinguir entre presiones de suelo activas, en reposo y pasi-vas al ser influidas por la dirección y magnitud de los movimientos o defor-maciones de la estructura bajo carga.

Para determinar las presiones del suelo se debe recurrir a la instru-mentación de campo o laboratorio, las observaciones y las mediciones.

C 5.2. Determinación de la presión lateral del suelo.

La magnitud y distribución de las presiones del suelo sobre las estruc-

turas temporarias y permanentes durante la construcción dependen de una

multitud de factores. Su determinación para el diseño la debe realizar un in-

geniero con conocimientos adecuados de mecánica de suelos, comprensión

del comportamiento estructural y familiaridad con los procedimientos de

construcción disponibles.

Constantemente se desarrollan métodos innovadores para soporte de

excavaciones temporarias. La aplicación de métodos existentes de análisis

de presión de suelos se debe hacer con cuidado y, cuando sea posible, apo-

yarse en registros del comportamiento observado in-situ.

Las estadísticas entregan una probabilidad de falla elevada durante las tareas

de excavación para las fundaciones que se clasifican como sigue:

a) Fallas o derrumbes parciales en edificios vecinos.

b) Roturas de las ET que sostienen las cargas horizontales del suelo.

Es de carácter grave la primera porque afecta a otros edificios, la segunda es

también de riesgo pero se produce dentro del área de trabajos. Es por ello la nece-


558

sidad de realizar estudios con especialistas en geotecnia para diseñar las ET para

anular los riesgos por empuje de suelos.

Capítulo 6: Cargas ambientales.

R 6. Generalidades. Las cargas ambientales se deben determinar básicamente de acuerdo

con los siguientes Reglamentos CIRSOC e INPRES-CIRSOC:

CIRSOC 101-2005: Reglamento Argentino de Cargas Permanentes y Sobrecargas Mínimas de Diseño para Edificios y otras Estructuras - Anexo 1. Cargas de lluvia.

CIRSOC 102-2005: Reglamento Argentino de Acción del Viento sobre las Construcciones.

INPRES-CIRSOC 103-1991: Normas Argentinas para Construcciones Sismo resistentes

Parte I: "Construcciones en General" (hasta tanto esté disponible la edición 2010 de este Reglamento).

INPRES-CIRSOC 103-2005: Reglamento Argentino para Construccio-nes Sismo resistentes

Parte II: "Construcciones de Hormigón Armado".

INPRES-CIRSOC 103-2005: Reglamento Argentino para Construccio-nes Sismo resistentes Parte IV: "Construcciones de Acero”

CIRSOC 104-2005: Reglamento Argentino de Acción de la Nieve y del Hielo sobre las Construcciones.

Excepto en aquellos casos en que este Reglamento especifique modi-ficaciones.

Debemos incorporar las cargas ambientales que provienen de los diferencia-

les térmicos (R 107). Esta nómina de reglamentos del Cirsoc se repite en los Co-

mentarios como vemos a continuación.

C 6.0. Generalidades.

Copia lo ya escrito en el R 6.0.

El objetivo de este Reglamento es proporcionar un nivel de seguridad

durante la etapa de construcción…

Lo que sigue es superfluo.

R 6.1. Factor de importancia. Durante la etapa de construcción, el factor de importancia, Ι, en ge-

neral se adoptará igual a 1,0 para todas las cargas ambientales, sin impor-tar cuál será el valor del factor de importancia para la estructura termina-da; salvo que el Proyectista o Diseñador Estructural evalúe la necesidad de tomar un valor mayor, dada la importancia de la obra.

El factor de importancia “I” se lo obtiene de la Tabla 1 (Apéndice A-1 del

R102).

C 6.1. Factor de importancia. El factor de importancia es 1,0 para todas las cargas ambientales

durante la construcción…


559

Repite consideraciones de puntos anteriores.

R 6.2. Cargas debidas al viento. Con excepción de las modificaciones presentadas en este Reglamento,

las cargas de viento se deben determinar de acuerdo con los procedimientos especificados en el Reglamento CIRSOC 102-2005 "Reglamento Argentino de Acción del Viento sobre las Construcciones"…

C 6.2. Cargas debidas al viento. Las estructuras se deben estabilizar durante su construcción para que

resistan las cargas de viento… y para ciertas operaciones de construcción

que revistan cierta peligrosidad, será apropiado aplicar en el diseño una

presión de viento mínima, igual a 0,5 kN/m2.

La frase “cierta peligrosidad” es difusa porque el “peligro” es una contin-

gencia constante en los trabajos de construcción de un edificio. Las ET muestran la

mayor cantidad de sucesos de alto riesgo para los operarios. Siempre debe ser con-

siderada la situación de peligro.

C 6.2.2. Pórticos sin revestimientos. Aunque la velocidad del viento de diseño durante la construcción

puede ser menor que la velocidad de viento de diseño para la estructura

terminada…

C 6.2.3. Zonas de aceleración del viento. En las cercanías de las esquinas de los edificios…

En el Reglamento CIRSOC 102-2005 se especifican valores de pre-

siones sobre las zonas de borde de las superficies de estructuras cerradas,

pero debido a la falta de información no se han podido incorporar valores

de las cargas actuando sobre las estructuras de los andamios contraídos ad-

yacentes a y en la corriente de aire que se moviliza alrededor de las estruc-

turas cerradas.

Consideramos que se debe aplicar lo establecido en el R 102 para todas las

cargas de viento en las ET.

R 6.2.1. Velocidad de diseño. La velocidad de viento de diseño se debe determinar como el produc-

to de la velocidad básica del viento especificada en el Reglamento CIRSOC 102-2005 por el factor derivado del período de construcción indicado en la Tabla 6.2.1.

Tabla 6.2.1. Factor relativo al período de construcción

Período de Construcción Factor

Menos de 6 semanas 0,75

6 semanas a un año 0,80

1 a 2 años 0,85

2 a 5 años 0,90

Figura 42.3

6.2.1.1. Período de construcción El período de construcción se debe adoptar como el intervalo de

tiempo desde el primer montaje hasta el completamiento de cada sistema estructural independiente, incluyendo la instalación de los revestimientos.


560

Para períodos de construcción menores que 6 semanas, este Regla-mento permite la utilización de un factor menor que 0,75 siempre que el nuevo valor se justifique mediante el análisis estadístico de los datos del viento local para la estación climática durante la cual van a existir estas condiciones de construcción.

6.2.1.2. Período continuo de trabajo. Para períodos continuos de trabajo se pueden utilizar velocidades de

viento más bajas que aquéllas especificadas en el artículo 6.2. de este Re-glamento. Para períodos continuos de trabajo la velocidad básica de viento debe ser mayor o igual que la velocidad pronosticada, ajustada a la veloci-dad de ráfaga de 3 segundos informada por el Servicio Meteorológico Na-cional u otra fuente confiable aceptada por las autoridades jurisdiccionales para el día de construcción.

Los períodos continuos de trabajo son aquellos períodos continuos en los que las tareas de izaje, montaje o demolición duran una jornada de tra-bajo o menos. Se considera que los períodos continuos de trabajo terminan al final de cada jornada y que en ese tiempo la estructura debe ser intrínse-camente estable o estar apropiadamente asegurada, para alcanzar los re-quisitos exigidos durante el período de construcción (ver definición en el artículo 6.2.1.1.).

C 6.2.1. Velocidad de diseño. Las especificaciones de este Reglamento con respecto a la velocidad

de diseño del viento se han establecido de manera tal que el valor (1,4) 0,5

multiplicado por la velocidad del viento de diseño para la construcción,

proporcione la misma probabilidad de ser excedida durante el período de

construcción (que puede ser de 1 ó 2 años), que el valor (1,4) 0,5 multipli-

cado por la velocidad del viento de diseño correspondiente a una recurren-

cia media de 50 años presente en un período de 50 años. Los factores de ve-

locidad correspondientes al período reducido de construcción se han des-

arrollado para alcanzar este objetivo.

Los factores de velocidad para los períodos de construcción menores

que un año se han desarrollado basándose en el buen juicio profesional

porque el análisis estadístico de las variaciones estacionales del viento no

están desarrollados para todas las regiones.

Cuando se utilicen estos factores se deben consultar los datos de ve-

locidades de viento locales.

C 6.2.1.2. Período de construcción.

Durante el montaje, muchos componentes estructurales, incluyendo

columnas, vigas principales, reticulados, encofrados y paneles de fachada

no pueden cumplir con los requerimientos especificados para el período de

construcción, porque se están izando o no se han incorporado completamen-

te a las estructuras arriostradas y aseguradas…

Lo que sigue en el escrito de Comentarios es superfluo porque son eviden-

cias ya conocidas.

R 6.2.2. Pórticos sin revestimientos. Las estructuras deben resistir el efecto del viento actuando sobre su-

cesivos componentes abiertos (no cerrados).


561

Este Reglamento permite considerar al andamiaje, al apuntalamiento y a los encofrados con plantas rectangulares y regulares, como torres reticu-ladas según el Reglamento CIRSOC 102-2005. A menos que se realice un análisis detallado para demostrar que se pueden utilizar cargas menores, no se admite la disminución de carga debido a la protección de filas o torres sucesivas.

Para elementos estructurales y pórticos abiertos, las cargas de viento se deben determinar para cada elemento. A menos que se realice un análisis detallado, las reducciones de carga originadas por la protección de elemen-tos en tales estructuras con patrones o modelos repetidos se deberá realizar de la siguiente forma:

1) Las cargas sobre las primeras tres filas de elementos en la dirección paralela al viento, no se deben reducir por protección.

2) Se permite una reducción del 15 % en las cargas sobre la fila cuarta y subsiguiente. Estas disminuciones en las cargas de viento se deben calcu-lar para todas las particiones interiores, paredes, cerramientos temporarios, señales, materiales de construcción y equipamiento soportado por la estruc-tura que se hallen expuestos. Estas cargas se deben agregar a las cargas sobre los elementos estructurales.

Las determinaciones se deben realizar para cada eje principal de la estructura. Para cada determinación, se deberá suponer que el 50 % de la carga de viento calculada para la dirección perpendicular actúa simultá-neamente.

R 6.2.3. Zonas de aceleración del viento. Las estructuras ubicadas en zonas con velocidad del viento acelerada

(cerca de los bordes y esquinas de edificios) deben resistir…

Las recomendaciones para estos casos se indican en el R 102.

R 6.3. Cargas térmicas. Las deformaciones térmicas de la estructura y de los componentes

arquitectónicos se deben considerar cuando las estructuras se erijan en las siguientes condiciones:

1) Cuando el producto de las siguientes cantidades exceda el valor de 1185 C° m.

Este valor responde al producto del diferencial térmico por la longitud de la

estructura sin juntas, por ejemplo, para un salto térmico de 20 º C la relación con su

longitud será:

𝑙 =1185

20≈ 60 𝑚𝑒𝑡𝑟𝑜𝑠

a) la mayor dimensión horizontal entre las juntas de expansión de una estructura erigida.

En el caso de las losas de hormigón de un pavimento cuyas juntas de expan-

sión o contracción se encuentren a 100 metros.

b) la mayor de las diferencias entre las siguientes temperaturas pa-ra los meses en los cuales la parte de la estructura es erigida y expuesta temporariamente a temperaturas ambientales:

la temperatura media máxima diaria más alta y la tempera-tura media mínima diaria más baja,


562

La variación es diaria, resultan afectadas las estructuras de baja inercia

térmica, como lo son los perfiles metálicos de correas y tirantes de cubiertas. El

salto térmico afecta de manera inmediata a las estructuras soportes.

ó la temperatura media esperada de la estructura cuando esté en servicio y la más alta temperatura media máxima diaria.

Es aplicable a las estructuras con mayor inercia térmica como pueden ser las

de hormigón armado.

la temperatura media esperada de la estructura cuando esté en servicio y la más baja temperatura media mínima diaria.

Similar al del caso anterior pero de temperaturas de mínima.

2) Cuando las partes de la estructura que se protegerán cuando la estructura se encuentre completa, estén sujetas a diferente ra-diación solar durante el tiempo cálido.

Se dan en estructuras de cualquier material que se encuentren protegidas o

cubiertas por otra estructura que la separa del clima externo.

3) Cuando los cambios de temperatura generen deformaciones que podrían dañar los componentes estructurales o arquitectónicos.

En todos los casos donde las estructuras sufran de confinamiento las defor-

maciones de cualquier tipo generan cargas en sus bordes extremos que afectan los

esfuerzos internos.

C 6.3. Cargas térmicas. Las deformaciones debidas a variaciones térmicas pueden ser signifi-

cativas…

Lo que sigue es redundante.

…Las disposiciones de este artículo limitan la deformación estructu-

ral teórica entre juntas de dilatación hasta aproximadamente 13 mm...

El valor de 13 mm indicado más arriba se corresponde con una estructura

metálica de una longitud de ≈ 30 metros y un salto térmico de 50º C.

Los valores de las temperaturas máximas y mínimas medias diarias

necesarias para evaluar la carga térmica se deben solicitar o consultar al

Servicio Meteorológico Nacional (www.smn.gob.ar).

Cuando la unión de los elementos estructurales con las fundaciones…

uniones son rígidas, se pueden desarrollar esfuerzos extremadamente gran-

des debido a la restricción del movimiento…

Aunque el daño es posible casi en cualquier edificio, los edificios más

susceptibles son aquellos que tienen pórticos relativamente flexibles…

Estas indicaciones corresponden al edificio o estructura definitiva, no se

ajusta para las ET.

Durante la construcción, la radiación solar sobre una gran superficie

causa algunas veces, deformaciones y/o esfuerzos substanciales por

flexión...

Hay esfuerzos cuando el sistema es confinado, en las ET el confinamiento

solo existe en casos de fronteras con edificios existentes adyacentes.

R 6.4. Cargas debidas a la nieve. Cuando se espere la caída de nieve durante el período de construc-

ción, tal como se define en el artículo 6.2.1.1, la carga de nieve se deberá determinar para las superficies sobre las cuales se pueda acumular nieve de


563

acuerdo con el Reglamento CIRSOC 104-2005 Reglamento Argentino de la Acción de la Nieve y del Hielo sobre las Construcciones, excepto en aquellas modificaciones establecidas en este Reglamento.

Si la construcción no se desarrolla durante los meses de invierno cuando se espera caída de nieve, no será necesario considerar estas car-gas…

R 6.4.1. Cargas de nieve sobre el terreno. Las cargas de nieve sobre el terreno, pg, dadas en el Reglamento CIR-

SOC 104-2005, se deberán modificar según los factores indicados en la Ta-bla 6.4.1.

Tabla 6.4.1. Factor relativo al período de construcción.

Período de construcción Factor

5 años o menos 0,8

Más de 5 años 1,0

Figura 42.4

C 6.4.1. Cargas de nieve sobre el terreno. Debido a la duración relativamente corta de la mayoría de los pro-

yectos de construcción, la carga de nieve sobre el terreno se reduce a du-

raciones de 5 años o menos para reflejar la baja probabilidad de que el

valor del intervalo de recurrencia media de 50 años, que se ha utilizado

para las cargas del Reglamento CIRSOC 104-2005…

R 6.4.2. Factores térmicos, de exposición y de pendiente. El factor térmico, Ct , y el factor de exposición, Ce, deberán corresponder a

las condiciones que existirán durante la construcción…

El factor de pendiente, Cs, se deberá determinar en base a los valores de la fase de construcción de Ct y de Ce.

C 6.4.2. Factores térmicos, de exposición y de pendiente. Los valores del factor térmico, Ct , se deben determinar para las con-

diciones que existirán durante la construcción…

En la mayoría de las circunstancias, el factor de exposición, Ce , para

las cubiertas durante la construcción será igual que el factor de exposición

para la misma cubierta durante la vida útil del edificio. Cuando el factor

térmico se modifique, el factor de pendiente, Cs, también podrá cambiar.

R 6.4.3. Desagües. Cuando los dispositivos de desagüe puedan obstruirse durante la

construcción, (por ejemplo debido al congelamiento), se deberán incluir las cargas extras originadas por tales obstrucciones.

C 6.4.3. Desagües. Los desagües previstos, que a menudo parten de la base de que la

calefacción del edificio funcionará apropiadamente…

Hace referencia al edificio y no a las ET.

R 6.4.4. Cargas superiores a las del valor de diseño.


564

Aquellas superficies sobre las que se puedan acumular hielo y nieve se deben monitorear de manera de controlar que cualquier carga que ex-ceda las cargas de diseño de la fase de construcción se remueva antes de proseguir con la construcción.

C 6.4.4. Cargas superiores a las del valor de diseño. Si durante la construcción se presentan cargas que exceden los va-

lores de diseño para esa fase, se deberán suspender los trabajos dentro del

edificio hasta que el exceso de carga se elimine. Los procedimientos de

remoción de nieve se deben planificar…

R 6.5. Cargas debidas al sismo. Hasta tanto el INPRES (Instituto Nacional de Prevención Sísmica) no

redacte un documento específico se recomienda realizar la consulta perti-nente a: [email protected]

R 6.6. Cargas debida a la lluvia. Las cargas de lluvia se deben calcular de acuerdo con los procedi-

mientos indicados en el Reglamento CIRSOC 101-2005 Reglamento Argenti-no de Cargas Permanentes y Sobrecargas Mínimas de Diseño para Edificios y otras Estructuras, excepto en aquellos casos modificados por este Regla-mento.

Para las condiciones temporarias que pueden existir durante un mes o menos, no será necesario considerar las cargas de lluvia para la construc-ción durante los meses con promedios históricos de caída de lluvia menores que 25 mm por mes.

C 6.6. Cargas debidas a la lluvia. En algunas regiones de nuestro país las lluvias estacionales son esca-

sas...

Se repite lo establecido en el Reglamento. En el Anexo I del R 101 “Cargas

de lluvia” se indican las disposiciones para determinar las cargas provocadas por el

agua acumulada de las lluvias.

En las ET realizadas según criterios de diseño riguroso, no deben existir car-

gas de agua. En ningún área de las ET puede existir el riesgo de acumulación de

agua por lluvia. Más que reglamentar sobre estas cargas se debe recomendar los

cuidados para escurrimientos rápidos; que no generen cargas, aún en las más inten-

sas.

…Muchas estructuras desagotan mejor durante la construcción que

cuando están terminadas…

Porque las ET no poseen bordes o juntas impermeables

R 6.7. Cargas debidas al hielo. Con excepción de las modificaciones propuestas por este Reglamento,

las cargas de hielo se deberán determinar de acuerdo con las especificacio-nes del Reglamento CIRSOC 104-2005.

Para la construcción durante períodos en que las estructuras no acu-mulen hielo, no será necesario considerar las cargas derivadas de su presen-cia.

Las estructuras que serán cerradas cuando estén completas y que están diseñadas para sobrecargas de 1 kN/m2 o mayores, no se deben con-

mailto:[email protected]


565

siderar como estructuras sensibles al hielo mientras estén abiertas durante la construcción.

C 6.7. Cargas debidas al hielo. Las estructuras…

Repite lo indicado en el Reglamento.


566


567

41d R 108

Cargas de construcción (d). 7. Aplicación.

7.1. Carga de impacto de hormigón fluido sobre encofrado.

El problema.

Determinar la carga de impacto de ejerce un masa de hormigón al caer

sobre el encofrado para losa de entrepiso.

Datos:

Masa de hormigón a considerar: 800 kg.

Altura de caída libre: 0,60 metros.

Densidad del hormigón fluido: 2.200 kg/m3.

Amortiguaciones:

Por tableros, tirantes, puntales y piso inferior: 0,01 metro.

Por fluidez del hormigón consideramos: 0,08 metros.

Tiempo de caída:

El tiempo que emplea la masa en recorrer los 0,60 metros:

𝑡 = 0,60 ∙ 2

9,81≈ 0,35 𝑠

Velocidad en el instante del impacto:

En el momento que la masa de hormigón toca el encofrado tiene

una velocidad de:

𝑣𝑥 = 𝑎𝑡 = 9,81 ∙ 0,35 = 3,4 𝑚

𝑠

Energía cinética antes del impacto:

La energía cinética:

𝐾 =1

2𝑚𝑣2 =

1

2800 ∙ 3,42 ≈ 4.600 𝑁𝑚

Distancia de frenado por amortiguación:

Encofrados + fluidez: 0,01 + 0,08 = 0,09 metros.

Desaceleración (aceleración negativa de frenado):

Desaceleración durante el impacto:

El frenado de la masa de hormigón tiene una desaceleración:

𝑎 =𝑣2

2𝑦=

3,42

2 ∙ 0,09≈ 64

𝑚

𝑠2


568

Carga de impacto:

Carga de impacto:

F ≈ 800 kg 64 m/s2 = 51.200 N = 51,2 kN = 5.120 daN

Conclusión:

En el caso que el material de las ET sea de madera la mayoría de

las veces es resistido, porque la madera tiene la característica de sostener

elevadas cargas de cortos tiempos de duración,

7.2. Presión horizontal sobre encofrados (4.1 R 108).

El problema.

Determinar la presión que ejerce el hormigón en la parte inferior del en-

cofrado de columna, empleando la expresión 4-1 del R108.

Para conceptualizar la fuerza lateral que reciben los encofrados vertica-

les, recomendamos en todos los casos realizar la comparativa con el peso gra-

vitatorio de una masa de hormigón de un metro cúbico: ≈ 2.400 daN/m2.

El problema.

Altura total de hormigonado: 2,80 metros.

Solución:

Cc = 23,5 . h = 23,5 . 2,80 = 65,8 kPa ≈ 6.600 daN/m2

7.3. Caso 1: Presión horizontal sobre encofrados (4.2 R 108).

El problema.

Establecer la presión lateral de un hormigón dosificado con cemento CP

30 y densidad de 24 kN/m3, con asentamiento de 100 mm o menos y vibración

normal a una profundidad de 1,25 metros (Fórmula 4-2 del R108).

Datos:


Velocidad de llenado: 4 m/hora.

Temperatura hormigón: 30 ºC

Solución:

𝐶𝐶 = 7,2 +785 𝑅

𝑇 + 17,8= 7,2 +

785 ∙ 4

30 + 17,8= 73 𝑘𝑃𝑎 ≈ 7.300 𝑑𝑎𝑁/𝑚2

En caso de una temperatura de 35 ºC:

𝐶𝐶 = 7,2 +785 ∙ 4

35 + 17,8≈ 67𝑘𝑃𝑎 ≈ 6.700 𝑑𝑎𝑁/𝑚2

Vemos que la ecuación 4-1 del ejemplo anterior es para sucesos

de hormigón con temperaturas cercanas a los 35º.


El problema.


cofrado de un tabique, empleando la expresión 4-3 del R 108.


569

Datos:


Velocidad de llenado: 1,20 m/hora.


Solución:

𝐶𝐶 = 7,2 +785 𝑅

𝑇 + 17,8= 7,2 +

785 ∙ 1,2

30 + 17,8≈ 27 𝑘𝑃𝑎 ≈ 2.700 𝑑𝑎𝑁/𝑚2


El problema.


cofrado de columna, empleando la expresión 4-4 del R108.

Datos:


Velocidad de llenado: 2,50 m/hora.


Solución:

𝐶𝐶 = 7,2 +244 𝑅

𝑇 + 17,8+

1156

𝑇 + 17,8= 7,2 +

244 ∙ 2,5

30 + 17,8+

1156

30 + 17,8≈ 44,0 𝑘𝑃𝑎

=

= 4.400 𝑑𝑎𝑁/𝑚2 La velocidad de colocación es casi el doble que el problema anterior y la pre-

sión aumenta en ≈ 60 %.

7.6. Presión horizontal según 4.7.1.3 del R108 (Santilli – Puente).

El problema.

Revisar lo indicado en el artículo 4.7.1.3 del R108 y compara con los re-

sultados de ensayos experimentales recientes (Santilli – Puente, año 2010).

Datos:

Del R108: en el artículo dice “Cuando el hormigón se bombee…el enco-

frado se deberá diseñar para la carga hidrostática completa de hormigón CC

= 23,5h, más una tolerancia mínima del 25 %, para la onda de presión de la

bomba.”

De los ensayos: Para velocidades de ≈ 12 m/h la presión medida en los

ensayos experimentales es de ≈ 6.500 daN/m2.

Comparativa para columnas de h = 3,00 metros:

Del R108: CC = 23,5h . 1,25 ≈ 8.800 daN/m2.

De los resultados de ensayos: ≈ 6.500 daN/m2.

Conclusiones.

Según el estudio realizado por Santilli – Puente, en el año 2010 los resul-

tados se pueden interpretar como sigue:


570

La hipótesis de que la presión lateral realizada por el hormigón es igual a la

hidrostática de un líquido de su misma densidad es conservativa con res-

pecto a la de los estudios de ensayos realizados.

La máxima presión lateral propuesta por ACI Committee 347, CIRIA Re-

port 108 y DIN 18218, es en todos los casos mayor a la distribución

hidrostática.

Las principales variables en las diferencias observadas es la temperatura del hor-

migón y la velocidad de llenado.

Para el caso de los ensayos experimentales la temperatura fue de ≈ 16ºC, la

velocidad de llenado de 12 m/h, esto significa que para una columna de

3,00 metros el llenado total se realizó en el tiempo de 15 minutos: tres ton-

gadas de 1,5 minutos con tiempo de ajuste y vibración de 3,5 minutos cada

una.

7.7. Estudio de fallas en puntales.

El problema.

Determinar las cargas y su combinación que actúan sobre un encofrado

de madera para soporte (puntal) del hormigón de entrepiso (losa).

Datos.

Superficie tributaria.

La superficie tributaria de la ET que carga sobre el puntal tiene una su-

perficie de 0,80 . 1,00 metros (0,80 m2).

Cargas crudas.

Analizamos cada una de las cargas que actúan sobre los puntales en la

superficie tributaria de 0,80 m2.

Carga permanente de construcción:

(CD) Pesos propios de todos los componentes por arriba del ex-

tremo de puntal: (Tirantes y encofrados madera): ≈ 35 daN.

(CD): Pesos de construcción de hormigón fluido en forma estáti-

ca: ≈ 0,15 m. 2.500 daN/m3. 0,80 m

2 = 300 daN.

Carga de personal y equipamiento:

(CP): Máquinas (Vibrador y otros), peso propio más impacto de

movimientos: ≈ 40 daN.

(CP): Operarios, peso propio más impacto de movimientos: ≈

340 daN.

Reacciones debidas al equipamiento.

(CR): Carga de impacto hormigón bombeado: ≈ 0,2 . 300 daN =

60 daN.

Son nulas las ambientales de:

W: Carga debida al viento

T: Cargas térmicas

S: Carga debida a la nieve

E: Carga debida al sismo

R: Carga debida a la lluvia

I: Carga debida al hielo

Carga que actúa sobre cada puntal: 775 daN.


571

Verificación al pandeo.

Geometría.

Altura del puntal: 3,50 metros = 350 cm

Secciòn: 56,25 cm2.

Inercia: I = 264 cm4

Radio de giro “i”:

𝑖 = 𝐼

𝑆=

264

56,25= 2,16

Esbeltez:

𝜆 =𝑠𝑘𝑖

=300

2,16= 138

ω → 6,29

Tensión de trabajo:

𝜎 =𝜔𝑃

𝑆= 6,29

775

56,25= 86

𝑑𝑎𝑁

𝑐𝑚2

Buenas condiciones.

Tabla 4.3.2. Factor de duración de la carga (CD).

Duración de la carga CD Ejemplo de carga

Permanente 0,90 Peso propio

10 años (duración normal) 1,00 Sobrecarga de uso

2 meses 1,15 Nieve

7 días 1,25 Constructiva

10 minutos 1,60 Viento, sismo

Instantánea 2,00 Carga accidental

Figura 42.5

Adoptamos la fila de carga constructiva (7 días).

Tensión de trabajo: 86 / 1,25 ≈ 69 daN/cm2.

𝜎 =𝜔𝑃

𝑆= 6,29

775

56,25= 86

𝑑𝑎𝑁

𝑐𝑚2

Buenas condiciones.


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573

42 Tablas Diseño de Cargas.

En este capítulo se reproducen solo las Tablas de Cargas Permanentes y So-

brecargas establecidas en el R 101, tanto del Reglamento como de la parte de Co-

mentarios.


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587

Cargas de sobrecargas R 101 (Reglamento).


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591


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593

Factor de sobrecarga KLL


594

Cargas de sobrecargas R 101 (Comentarios).


595


596


597

Estadísticas de sobrecarga típica.


598

Caudal (m3/seg) cargas de lluvia (Anexo del R 101)

diseño cargas. capítulos 31 a 42 jorge bernal...

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