CARGAS ESTRUCTURALESCONCEPTO DE CARGAEl término carga se refiere a la acción directa de una fuerza concentrada o distribuida actuando sobre un elemento estructural. Las cargas que soporta un edificio se clasifican en muertas, vivas y accidentales (de viento y sísmica). Las cargas siempre ejercen una fuerza descendente de manera constante y acumulativa desde la parte más alta del edificio hasta su base.TIPOS DE CARGASCARGAS MUERTASLas cargas muertas son aquellas que se mantienen constantes en magnitud y con una posición fija durante la vida útil de la estructura; generalmente la mayor parte de las cargas muertas consiste en es el peso propio de la estructura. Este tipo de carga puede calcularse con una buena aproximación a partir de la configuración de diseño, de las dimensiones de la estructura y de la densidad del material. La mayoría de las cargas muertas se representan por medio de cargas uniformemente distribuidas sobre las distintas áreas de la estructura pudiendo presentarse casos de cargas lineales (muros divisorios) y concentradas (equipos fijos).Las cargas muertas también incluyen el peso de todos los elementos estructurales basados en las dimensiones de diseño (Peso Propio �pp) y el peso permanente de materiales o artículos, tales como: paredes y muros, cielos rasos, pisos, cubiertas, escaleras, equipos fijos y todas las cargas que no son causadas por la ocupación del edificio. Son cargas que tendrán invariablemente el mismo peso y ubicación durante el tiempo de vida útil de la estructura.CARGAS VIVASLas cargas vivas son cargas no permanentes producidas por materiales o artículos, e inclusive personas en constante movimiento. Las cargas vivas son producidas por el uso y ocupación de la edificación y no deben incluir cargas ambientales tales como viento, sismo, ni la carga muerta. Consta principalmente de cargas de ocupación en edificios, estas pueden estar aplicadas parcial o totalmente o no estar presentes y también es posible cambiarlas de ubicación. Su magnitud y distribución son inciertas en determinado momento, y además sus máximas intensidades a lo largo de la vida útil de la estructura no se conocen con precisión. Son cargas variables en magnitud y posición debidas al funcionamiento de la estructura.Las cargas mínimas especificadas en los códigos se determinan estudiando el historial de sus efectos sobre estructuras existentes. Usualmente esas cargas incluyen un margen para tener una protección contra deflexiones excesivas o sobrecargas repentinas. Se supone que los pisos de edificios están sometidos a cargas vivas uniformes, que dependen del propósito para el cual el edificio es diseñado. Ellos incluyen márgenes contra la posibilidad de sobrecarga debido a cargas de construcción y requisitos de servicio.CARGAS ACCIDENTALESLas cargas accidentales son un tipo particular de carga viva las cuales pueden ser producidas por fenómenos ambientales y como tipo particular de carga viva son inciertas tanto en magnitud como en su distribución.CARGAS DE VIENTOSSon cargas dinámicas pero se calculan de forma aproximada usando cargas estáticas equivalentes.

La presión ocasionada por el viento es proporcional al cuadrado de la velocidad y debe ser calculada, principalmente, en las superficies expuestas de una estructura. Las cargas de viento se manifiestan como presiones y succiones. En general ni se especifican normas de diseño para el efecto de huracanes o tornados, debido a que se considera incosteable el diseño contra estos efectos; sin embargo, se sabe que el detallado cuidadoso del refuerzo, y la unión de refuerzos en los sistemas de piso con muros mejora notablemente su comportamiento. El efecto del viento sobre una estructura depende de la densidad y velocidad del aire, del ángulo de incidencia del viento, de la forma y de la rigidez de la estructura y de la rugosidad de su superficie.CARGAS SISMICASLas cargas sísmicas son cargas inerciales causadas por movimientos sísmicos, estas pueden ser predichas teniendo en cuenta las características dinámicas del terreno, de la estructura (amortiguamiento, masa y rigidez) y las aceleraciones esperadas. Son cargas dinámicas que también pueden ser aproximadas a cargas estáticas equivalentes. Los edificios pueden utilizar este procedimiento cuasi-estático, pero también se puede utilizar un análisis modal o dinámico. Los sismos producen cargas sobre una estructura por medio de la interacción del movimiento del suelo y las características de respuesta de la estructura. Esas cargas resultan de la deformación en la estructura causada por el movimiento del suelo y la resistencia lateral de ésta. Sus magnitudes dependen de la velocidad y tipo de aceleraciones del suelo, así como de la masa y rigidez de la estructura.ANALISIS Y DISEñO ESTRUCTURALESTRUCTURACIONEn esta parte del proceso se determinan los materiales con los cuales va a estar diseñada la estructura, la forma global de esta, el arreglo de los elementos que la forman, sus dimensiones y características mas esenciales. La correcta elección del esquema estructural depende mas que de otro aspecto de los resultados arrojados por el análisis. En esta etapa es donde entra en juego la creatividad y el criterio del diseñador.ANALISISEn el análisis se trata de determinar los valores de las cargas que pueden afectar a la estructura en su vida útil.Para esto se requiere lo siguiente:

Modelar la estructura: se trata de idealizar la estructura por medio de un modelo teóricamente factible que puede ser analizado con los procedimientos de cálculo disponible.

La modelización incluye la definición de las propiedades de los elementos que componen el modelo a analizar. Esto implica la recolección de las propiedades elásticas de los materiales, incluyendo las del suelo de cimentación y las propiedades geométricas de las distintas secciones.Los valores supuestos de las propiedades de los materiales en etapas iniciales del proceso pueden tender a ser modificados e irse optimizando a medida que se obtienen los resultados del análisis.

Determinar las acciones del diseño: En determinadas situaciones las cargas y los demás agentes que introducen esfuerzos en la estructura están definidos por las normas y es obligación del proyectista regirse a partir de ellas, pero, es frecuente que quede bajo la elección y responsabilidad del proyectista la determinación del valor de diseño de alguna carga.

Determinar los efectos de las acciones de diseño en el modelo de estructura elegido: En esta etapa, constituida por el análisis, se determinan las fuerzas internas (momento flector y momento torsor, fuerzas axiales y fuerzas cortantes) así como las flechas y deformaciones de las mismas.

DIMENSIONAMIENTOEn esta etapa se define el detalle de la estructura y se revisa si cumple con los requerimientos de seguridad exigidos por las normas a utilizar. Además, se elaboran los planos y especificaciones de construcción de la estructura. Nuevamente estas actividades están con frecuencia muy ligadas a la aplicación de una o mas normas que rigen el diseño de la estructura en cuestión. Las normas y procedimientos son peculiares del material y sistema de construcción elegido.METODOS DE DISEñOSPROCEDIMIENTOS DE DISEñOEl diseño estructural es un proceso individual donde el ingeniero debe planificar junto con el arquitecto el arreglo de los elementos estructurales en general. En el proceso de diseño se deben contemplar tres importantes fases a saber:

1. Definición de las prioridades: Una estructura es construida para llenar una necesidad en específico, por consiguiente se debe estar al tanto de los atributos propuestos para la edificación como los requerimientos de funcionalidad, requerimientos estéticos y economía.

2. Desarrollo del concepto del proyecto: De acuerdo a las necesidades del proyecto se elaboran los primero bosquejos o anteproyecto.

3. Diseño final de los sistemas: Una vez el concepto general ha sido desarrollado, se procede a calcular el sistema estructural definitivo, con todos los elementos proporcionados para resistir las cargas, los dibujos finales y la posibilidad de que la construcción pueda hacerse por métodos constructivos adecuados.

ESTADO LíMITECuando una estructura o elemento estructural se convierte en inadecuada para su uso, se dice que ha alcanzado su estado límite. Los estados límites de diseño comúnmente usados son:

1. Estado límite de servicio: se produce cuando se interrumpe el servicio de la estructura y presenta poca probabilidad de ocurrencia.

2. Estado límite de resistencia o estado límite último: Incluye el colapso de la estructura, presentando muy poca probabilidad de que ocurra. Corresponden a la máxima capacidad portante.

3. Estados especiales de carga: donde el daño y colapso de la estructura se incluyen simultáneamente.

Se puede llegar al estado límite de servicio por los siguientes factores:

1. Deflexiones excesivas para el uso normal de la estructura, que conlleven a fisuras prematuras y excesivas. Puede ser visualmente inaceptable y puede causar daños en elementos no estructurales.

2. Desplazamientos excesivos aunque no impliquen pérdida de equilibrio.

3. Daños locales como corrosión y ataque químico al concreto producido por ambientes agresivos.

4. Vibraciones excesivas producidas por elementos móviles o cargas cíclicas.

5. Daño local evitable con la construcción de juntas de expansión y control o con la disposición adecuada del refuerzo.

Se puede llegar al estado límite de resistencia o estado límite último debido a:

1. Las fuerzas amplificadas sean mayores que la resistencia de diseño de la estructura.

2. Perdida de equilibrio en algún sector o toda la estructura debido a la degradación en la resistencia y rotura de algunos o la gran mayoría de los elementos, lo que puede conducir al colapso de la estructura. En algunos casos un problema local menor puede afectar elementos adyacentes y estos a su vez afectar sectores de la estructura que determinen el colapso parcial o total.

3. Transformación de la estructura en un mecanismo y la consiguiente inestabilidad que conlleve a cambios geométricos incompatibles con las hipótesis iniciales de diseño.

4. Falta de integridad debido a la ausencia de amarres adecuados entre los diferentes elementos que conforman la estructura.

5. Fatiga en la estructura y fractura en elementos debido a ciclos repetitivos de esfuerzos por cargas de servicio.

Se puede llegar a estados límites especiales cuando hay daños o falla debido a condiciones anormales de carga, tales como:

1. Daño o colapso en sismos extremos.

2. Daños estructurales debido al fuego, explosiones o colisiones vehiculares.

3. Efectos estructurales de la corrosión y deterioro.

Existen dos métodos de diseño:En la actualidad existen, básicamente, dos métodos de diseño en concreto armado: diseño elástico o por cargas de servicio y diseño a la rotura o por resistencia última. El primero fue utilizado con mucha fuerza hasta mediados del siglo y el segundo ha adquirido impulso en los últimos cuarenta años.El diseño elástico parte de la hipótesis que es posible predecir la distribución de esfuerzos en el refuerzo y el concreto, al ser sometidos a cargas de servicio. Asume un comportamiento elástico de ambos materiales. El diseño consiste en conseguir que los esfuerzos no excedan los esfuerzos admisibles que son una fracción de la resistencia del concreto y del esfuerzo de fluencia del acero. En la actualidad, pruebas de laboratorio han permitido comprobar que el complejo comportamiento del concreto con el paso del tiempo conlleva a una constante redistribución de esfuerzos entre éste y el acero. En el diseño elástico sólo se considera una de éstas distribuciones. Con el tiempo, las condiciones no consideradas pueden ocasionar la falla.Por otro lado, en el diseño de estructuras, es importante considerar el tipo de falla, dúctil o frágil, que presenta un elemento bajo determinadas solicitaciones y, en la medida de lo posible, orientar la falla según sea conveniente. El método elástico no considera este punto. El método elástico tampoco determina la carga que ocasiona la rotura de la pieza y por ello, su factor de seguridad no es conocido.

El diseño por rotura se fundamenta en la predicción de la carga que ocasiona la falla del elemento en estudio y analiza el modo de colapso del mismo. En pruebas de laboratorio se ha podido comprobar que es posible predecir estas cargas con precisión suficiente. Este método toma en consideración el comportamiento inelástico del acero y el concreto y por lo tanto, se estima mejor la capacidad de carga de la pieza. Algunas de las ventajas de este procedimiento son:

1. El diseño por rotura permite controlar el modo de falla de una estructura compleja considerando la resistencia última de las diversas partes del sistema. Algunos elementos se diseñan con menor margen de seguridad que otros para inducir su falla primero.

2. Permite obtener un diseño más eficiente, considerando la distribución de esfuerzos que se presenta dentro del rango inelástico.

3. Este método no utiliza el módulo de elasticidad del concreto, el cual es variable con la carga. Esto evita introducir imprecisiones en torno a éste parámetro.

4. El método de diseño a la rotura permite evaluar la ductilidad de la estructura.

5. Este procedimiento permite usar coeficientes de seguridad distintos para los diferentes tipos de carga.

La desventaja de usar este método es que sólo se basa en criterios de resistencia. Sin embargo, es necesario garantizar que las condiciones de servicio sean óptimas, es decir, que no se presenten deflexiones excesivas, ni agrietamientos críticos. Con la mejora en la calidad del concreto y la obtención de secciones cada vez menores, se tiende a perder rigidez e incrementar las deflexiones y el ancho de fisuras. Por ello, es conveniente usar este método en combinación con otros procedimientos para verificar el adecuado comportamiento de las piezas bajo cargas de servicio.RAZONES PARA EL USO DE FACTORES.Los factores de carga y reducción son utilizados porque proveen un nivel específico de seguridad frente a fenómenos tales como:

1. Variabilidad en la resistencia de los materiales (Rn).

o Hay diferencias entre la resistencia actual y la calculada para el concreto. Similar comportamiento se presenta para la resistencia de las barras de acero.

o Se presenta diferencia entre las dimensiones diseñadas y las reales en el momento de la construcción, para los diferentes elementos estructurales.

o Se asumen simplificaciones en el momento de análisis y diseño.

2. Incertidumbre en el cálculo de las cargas y en el análisis estructural de las mismas.

o Las cargas en general presentan incertidumbre en cuanto a la evaluación y correcto análisis de las mismas.

o Las cargas vivas, de viento y de sismo presentan niveles muy variables de precisión.

o Por ejemplo, el factor de seguridad de la carga viva es mayor que el factor de seguridad para la carga muerta, debido a la menor certidumbre en la consecución del valor real de la carga viva.

o La incertidumbre en el análisis estructural mismo conduce a diferencias entre las fuerzas y momentos actuales con los computados por el diseñador.

3. Las consecuencias negativas que deja la falla.

o El costo de limpieza de escombros y reemplazo de la estructura y su contenido es bastante alto.

o Las potenciales pérdidas de vidas humanas.

o Costos a la sociedad por pérdida de tiempo, propiedad y vida.

o De acuerdo al tipo de falla (colapso sin aviso o con excesiva deflexión antes de la falla), determina el nivel de seguridad y calidad de diseño que se ha asumido para la estructura.

TIPOS DE FALLA.

1. Falla dúctil. La falla se presenta con excesiva deformación debido a la deformación por fluencia del acero, especialmente en vigas.

2. Falla Frágil. No se presenta aviso previo antes de la falla. Se presenta colapso por falla instantánea a compresión en el concreto.

FACTORES DE CARGA.Combinaciones de carga son utilizadas para calcular la resistencia requerida según lo especifican las normas de diseño. Todas las combinaciones de carga aplicables deben ser evaluadas. Las cargas Ui (término que se refiere a las combinaciones de cargas de diseño) deben ser producto de las cargas gi * Si aplicadas, de tal manera que:Los coeficientes se definen con D para carga muerta, L para carga viva, H para cargas debidas al empuje del suelo o presión hidrostática, E para cargas de sismo y W para viento. Las combinaciones implican el estudio en las dos direcciones ortogonales principales tanto de izquierda a derecha como viceversa, por lo cual, las cargas de sismo y viento se estudian también para combinaciones negativas de carga aumentando los casos de carga.Factores de Resistencia.OBJETIVOS DEL DISEñO SISMICOEl objetivo del diseño sísmico es producir estructuras óptimas para la sociedad. Esto implica considerar diversas opciones, evaluar los costos y consecuencias de cada una y hacer la mejor selección. Con esto se busca que las edificaciones prácticamente no sufran daños ante sismos frecuentes de baja intensidad, que el daño no estructural sea limitado y fácilmente reparable y el daño estructural sea mínimo bajo la acción de sismo de intensidad moderada, y para sismos intensos se tenga un nivel aceptable de seguridad contra el colapso, aunque los daños estructurales y no estructurales sean apreciables. También se persigue que las deformaciones sean menores que ciertos límites, para preservar la comunidad y seguridad de los ocupantes de la edificación y del público en general, y para evitar que se produzca pánico incontrolado durante sismos moderados o severos.Para conseguir estos objetivos no basta que el ingeniero estructural conozca y aplique cuidadosamente los requisitos estipulados en los reglamentos, sino que es indispensable que tenga conceptos claros sobre la naturaleza de las acciones sísmicas por un lado, y por otro, sobre las características de los materiales y de los miembros y sistemas estructurales que definen la respuesta sísmica de los edificios.

CAPITULO IIIELEMENTOS ESTRUCTURALESLOSASe denomina como losas a los elementos estructurales bidimensionales, en donde la tercera dimensión es pequeña comparada con las otras dos dimensiones básicas. Estas lozas actúan por flexión, ya que las cargas que actúan sobre estas son fundamentalmente perpendiculares al plano principal de las mismas. Se pueden distinguir varios tipos de losas; según el tipo de apoyo se pueden encontrar, Según la dirección de trabajo y según la distribución interior del hormigón.TIPOS DE LOSASLas losas pueden estar soportadas perimetral e interiormente por vigas monolíticas de mayor peralte, por vigas de otros materiales independientes o integradas a la losa; o soportadas por muros de hormigón, muros de mampostería o muros de otro material, en cuyo caso se las llama Losas Sustentadas sobre Vigas o Losas Sustentadas sobre Muros, respectivamente.Las losas pueden sustentarse directamente sobre las columnas, llamándose en este caso Losas Planas, que en su forma tradicional no son adecuadas para zonas de alto riesgo sísmico como las existentes en nuestro país, pues no disponen de capacidad resistente suficiente para incursionar dentro del rango inelástico de comportamiento de los materiales, con lo que se limita considerablemente su ductilidad. Pueden utilizarse capiteles y ábacos para mejorar la integración de las losas planas con las columnas, y para mejorar la resistencia de las losas al punzonamiento.Las losas planas pueden mejorar relativamente su comportamiento ante los sismos, mediante la incorporación de vigas embebidas o vigas banda, con ductilidades apropiadas, en cuyo caso se llaman Losas Planas con Vigas Embebidas, que pueden ser útiles para edificios de hasta 4 pisos, con luces y cargas pequeñas y medianas.Si la geometría de la losa y el tipo de apoyo determinan que la magnitud de los esfuerzos en dos direcciones ortogonales sean comparables, se denominan Losas Bidireccionales. Si los esfuerzos en una dirección son preponderantes sobre los esfuerzos en la dirección ortogonal, se llaman Losas Unidireccionales.Cuando el hormigón ocupa todo el espesor de la losa se la llama Losa Maciza, y cuando parte del volumen de la losa es ocupado por materiales más livianos o espacios vacíos se la llama Losa Alivianada o Losa Aligerada.Las losas alivianadas son las más populares en nuestro país por lo que, a pesar de que los códigos de diseño prácticamente no las toman en consideración, en este documento se realizará un análisis detallado de las especificaciones que les son aplicables.Los alivianamientos se pueden conseguir mediante mampuestos aligerados de hormigón (son los de mayor uso en nuestro medio), cerámica aligerada, formaletas plásticas recuperables o formaletas de madera.LOSAS UNIDIRECCIONALES:Las Losas Unidireccionales se comportan básicamente como vigas anchas, que se suelen diseñar tomando como referencia una franja de ancho unitario (un metro de ancho). Existen consideraciones adicionales que serán estudiadas en su momento.

Cuando las losas rectangulares se apoyan en dos extremos opuestos, y carecen de apoyo en los otros dos bordes restantes, trabajan y se diseñan como losas unidireccionales.Cuando la losa rectangular se apoya en sus cuatro lados (sobre vigas o sobre muros), y la relación largo / ancho es mayor o igual a 2, la losa trabaja fundamentalmente en la dirección más corta, y se la suele diseñar unidireccionalmente, aunque se debe proveer un mínimo de armado en la dirección ortogonal (dirección larga), particularmente en la zona cercana a los apoyos, donde siempre se desarrollan momentos flectores negativos importantes (tracción en las fibras superiores). Los momentos positivos en la dirección larga son generalmente pequeños, pero también deben ser tomados en consideración.LOSAS BIDIRECCIONALES:Cuando las losas se sustentan en dos direcciones ortogonales, se desarrollan esfuerzos y deformaciones en ambas direcciones, recibiendo el nombre de Losas Bidireccionales.Es importante notar que las deformaciones producidas por flexión en una de las direcciones generan esfuerzos flexionantes en la dirección perpendicular debido al efecto de Poisson. También debe tomarse en consideración de que simultáneamente a la flexión en las dos direcciones, aparecen momentos torsionantes que actúan sobre la losa.Las solicitaciones de diseño para las losas bidireccionales dependen de las cargas y las condiciones de apoyo. Existen tablas de diseño de losas para las cargas y las condiciones de apoyo (o de carencia de apoyo) más frecuentes (empotramiento o continuidad total; apoyo fijo con posibilidad de rotación; borde libre o voladizo), y en casos de geometrías y cargas excepcionales se pueden utilizar los métodos de las Diferencias Finitas o de los Elementos Finitos.MIEMBROS SUJETOS A FLEXIONVIGASLas vigas son elementos estructurales que transmiten cargas externas transversales que provocan momentos flexionantes y fuerzas cortantes en su longitud.Su definición de claro q incluye en las normas se refiere a vigas libremente apoyadas. Cuando la viga es monolítica con sus apoyos, el claro se considera como la distancia libre entre paños de apoyo.En el cálculo de fuerzas cortantes de vigas de más de 3m de largo de claro que reciben cargas de losas con distribución notoriamente distintas de la uniforme, debe tomarse en cuenta esta circunstancia; tal es el casi de vigas grandes que soportan tableros cuadrados de losas, pues en una la carga, proveniente de la losa tiene una distribución más bien semejante a la triangular, y, aunque la fuerza cortante máxima es la misma que la que resultaría de suponer en una distribución uniforme, a lo largo de la viga se obtiene fuerza cortante mayores.TIPOS DE FALLASA continuación se presentan los tipos de fallas posibles a flexión:FALLA POR COMPRESIóN PRIMARIA DEL CONCRETOOcurre en vigas con alta cuantía (alto contenido de acero) debido a que el concreto alcanza su resistencia máxima rompiéndose bruscamente por aplastamiento antes que el acero alcance la fluencia, esta falla es brusca y bastante peligrosa, ya que ocurre sin previo aviso.

FALLA POR COMPRESIóN SECUNDARIA DEL CONCRETOOcurre generalmente en vigas con baja cuantía ya que el acero alcanza la fluencia antes que el concreto alcance su resistencia máxima f'c, al fluir el acero se producen grietas de tracción en el concreto que penetran a la zona sometida a compresión fallando finalmente la viga por compresión en el concreto, a sabiendas que inicialmente lo provoco el acero.Esta falla es una falla dúctil que puede ser corregida y observada por eso es preciso que en caso de producirse la falla de la viga ocurra por este tipo y no por el anterior.Lo anterior nos lleva a pensar que deberá existir un contenido de acero que evite que ambas fallas se produzcan por lo que se parte del concepto de la cuantía balanceada, que no es más que el contenido de acero para que ambos materiales alcancen su resistencia al mismo tiempo.FALLA BALANCEADAEsta ocurre para una cuantía específica de acero, que alcanza la resistencia de fluencia Fy y simultáneamente el concreto alcanza la deformación a compresión de la fibra extrema.REQUISITOS GEOMETRICOSSe pide que la relación claro-peralte no sea mayor que cuatro porque hay evidencia experimental de que bajo acciones repetidas el comportamiento de vigas peraltadas que no cumplen con el requisito es más desfavorable que el de vigas esbeltas.Los requisitos que limitan las relaciones del ancho de una viga con la longitud no soportada lateralmente con su peralte tiene la intención de evitar el pandeo lateral. Bajo acciones repetidas es probable que se desprenda el recubrimiento y solo cuente con el concreto contenido dentro de los estribos; por esta razón se requiere un ancho mínimo de 25 cms. Se pide que el ancho de la viga no sea mayor que el de la columna, para hacerlo mas eficiente posible la transmisión de momento entre viga y columna.REFUERZO MINIMOEl objetivo del refuerzo mínimo es evitar la falla súbita que se produciría al agrietarse el miembro. En efecto, si la resistencia a flexión de la sección agrietada es menor que la resistencia de la sección no agrietada, el momento flexionante que agrieta al miembro lo hará fallar.REFUERZO MAXIMOAl eliminar la cantidad de refuerzo a tensión, se logra que el elemento tenga comportamiento dúctil, es decir, que sea capaz de disipar cierta energía antes de romperse. Esta cualidad es particularmente deseable en elementos que deban resistir sismos, de allí que en ellos el refuerzo de tensión se limite al 75% del que responde a la falla balanceada.REFUERZO LONGITUDINALEl primer requisito va encaminado a no dejar alguna sección con posibilidad de falla frágil por flexión de uno u otro signo: esto es vista de las incertidumbres en el análisis, la posible ocurrencia de hundimientos diferenciales de apoyos, o acortamientos diferenciales en columnas a corto o a largo plazo, todo lo cual usualmente no se considera en el análisis, y también en vista de la posibilidad de que el sismo sea mas intenso que lo previsto y haya que cambiar los signos de los momentos.

El refuerzo mínimo obliga a que el momento resistente de la sección agrietada sea al menos 1.5 veces mayor que el momento bajo el cual se agrieta la viga, con lo que se evita que esta falle bruscamente al agrietarse.REFUERZO TRANSVERSAL PARA CONFINAMIENTOEl refuerzo que se pide es para confinar el concreto en las zonas de articulaciones plásticas, a fin de aumentar su capacidad de deformarse sin fallar y de resistir acciones cíclicas. También tiene la función de restringir lateralmente el acero longitudinal que pueda trabajar a compresión. El diámetro del refuerzo para confinar estará de acuerdo con el tamaño de la viga.MIEMBROS SUJETOS A FLEXO-COMPRESIONCOLUMNAS.Son aquellos miembros estructurales donde el estado de solicitación es una carga de compresión axial, además de la carga de compresión existe un momento flexionante respecto de uno de los ejes principales de inercia (flexo-compresión uniaxial) o dos momentos flexionantes con relación a los ejes principales de inercia mas la carga axial de compresión (flexo-compresión biaxial).Clasificación:

Cortas

Esbeltas

Columnas Cortas:Son aquellas en que la resistencia ultima depende de la calidad de los materiales y de las dimensiones de su sección transversal.Columnas Esbeltas:Son aquellas en los que la resistencia ultima depende además de la resistencia de los materiales y las dimensiones, también depende de su relación de esbeltez. En las columnas esbeltas se deberá tomar en consideración el efecto flexionante que se produce al cargar axialmente un miembro prismático esbelto.REFUERZO LONGITUDINALEl limite inferior para la cuantía del refuerzo longitudinal tiene el propósito de evitar que dicho refuerzo fluya en compresión a causa del flujo plástico del concreto al deformarse el concreto con el tiempo, va transfiriendo su carga al acero de refuerzo el cual puede llegar a fluir en compresión si su cuantía es muy pequeña, la columna se iría acortando al paso del tiempo y se crearían esfuerzos y deformaciones no previstas en las vigas y en las columnas. Otra razón para establecer cuantía mínima de refuerzo longitudinal es suministrar una cierta resistencia a flexión.El límite superior para la cuantía de refuerzo longitudinal es en esencia para evitar que se congestione el refuerzo, particularmente en las intersecciones con las vigas. Si el refuerzo es excesivo se dificulta su colocación y el colado del concreto.REFUERZO TRANSVERSALEl refuerzo transversal de una columna tiene la función de suministrar la resistencia requerida a fuerza cortante y dar confinamiento adecuado al núcleo, así como restricción lateral al refuerzo longitudinal. El confinamiento lateral hace que aumente considerablemente la capacidad del concreto para deformarse en la dirección longitudinal sin fallar, con lo cual se evita el comportamiento frágil de la columna. El esfuerzo mínimo que se especifica es el necesario para confinar el concreto del núcleo y restringir lateralmente las

barras longitudinales. Los estribos que forman parte del refuerzo para confinamiento deben ser rectangulares con sus ramas paralelas a las caras de la columna. En toda sección de una columna el refuerzo transversal debe satisfacer el requisito que sea mas estricto entre el necesario para confinamiento y el necesario para fuerza cortante. Tanto el refuerzo para confinamiento como el necesario por fuerza cortante debe cumplir con lo siguiente: las zonas en que se espera un comportamiento inelástico durante el sismo son las próximas a las intersecciones con las vigas, por ser en ellas los máximos momentos causados por las fuerzas laterales. Para tomar en cuenta que en las columnas de planta baja normalmente el punto de inflexión se encuentra más próximo a los nudos superiores, se pide que, además de cumplir con los requisitos que fijan la longitud confinada, esta llegue por lo menos hasta media altura de la columna; por otro lado para dar continuidad a la columna dentro de su cimiento, a fin de evitar que allí el confinamiento deba depender de otros refuerzos, se especifica que el refuerzo para confinar se continúe en la cimentación.CIMENTACIONESLa cimentación constituye un elemento de transición entre la estructura y el terreno en que se apoya. Su función es lograr que las fuerzas que se presentan en la base de la estructura se transmita adecuadamente al suelo en que esta se apoya para que esto se cumpla deberá de tomarse un factor de seguridad adecuado contra la ocurrencia de fallas en la estructura o el suelo y contra la presencia de hundimientos excesivos que ocasionan daños en la construcción misma o en las vecinas.El diseño de cimentación es algo que tiene que ver con la mecánica de suelos y estructura. Una parte esencial del diseño consiste en definir de manera compartida con el costo, cuales son los estratos de suelo mas adecuados para soportar las cargas transmitidas por la estructura, como es la forma de la superestructura que mejor se presta para realizar dicha transmisión y cual es el proceso constructivo mas adecuado.El diseño de la cimentación incluye:

El análisis del sistema suelo-cimentación-superestructura y la determinación de las fuerzas internas y deformaciones que se generan por esta interacción.

La división de la capacidad de carga del suelo y de los asentamientos que se producen por las cargas transmitidas al suelo.

El dimensionamiento de la cimentación y las consideraciones en la superestructura de las soluciones debido a los movimientos en los apoyos.

El comportamiento de la cimentación depende de las propiedades mecánicas del suelo, por lo que a partir del análisis del suelo se llega generalmente a procedimientos muy complejos, sin embargo para estructuras de importancia no excepcional y en las que no se cuenta con información suficientemente precisa para aplicar los métodos refinados, se suele recurrir a procedimientos simplificados basados en hipótesis empíricas del comportamiento de los suelos.CLASIFICACION DE LAS CIMENTACIONESLas cimentaciones se clasifican en función de la profundidad de los estratos a los que se transmite la mayor parte de las cargas que provienen de la estructura.En función de la profundidad las cimentaciones se dividen:

1-CIMENTACIONES SUPERFICIALESson aquellas que tienen entre 0,50 m. y 4 m. de profundidad, y en las cuales las tensiones admisibles de las diferentes capas del terreno que se hallan hasta esa cota permiten apoyar el edificio en forma directa sin provocar asentamientos excesivos de la estructura que puedan afectar la funcionalidad de la misma; de no ser así, se harán Cimentaciones Profundas.ZAPATAEs una ampliación de la base de una columna o muro que tiene por objeto transmitir carga al subsuelo a una presión adecuada a las propiedades del suelo.Este tipo de cimentación superficial se usa cuando las descargas de la estructura son suficientemente pequeñas y existen a poca profundidad estratos de suelo con la capacidad de carga y rigidez necesaria para aceptar las presiones transmitidas por las zapatas sin que ocurran fallas o hundimientos excesivos.CLASIFICACION DE LAS CIMENTACIONES SUPERFICIALESZapata AisladaEs aquella zapata en la que descansa o recae una sola columna, encargada de transmitir a través de la superficie de cimentación las cargas al terreno.Zapata Combinada:Es aquella que se utiliza donde se traslapan las áreas de apoyos de columnas contiguas.Zapata Corrida:Las zapatas corridas y de muros se pueden diseñar para redistribuir las concentraciones de esfuerzos de apoyo, y los asentamientos diferenciales asociados, en el caso de condiciones de apoyo variables o de pérdida de terreno localizada bajo las zapatas.Losa de Cimentacion (Platea):Son las más eficaces para distribuir cargas y redistribuir las concentraciones de esfuerzos en el suelo causadas por condiciones localizadas anormales y de apoyos. Pueden ser de sección constante, envarilladas, emparrilladas o arqueadas.CIMENTACIONES PROFUNDASLas condiciones sub-superficiales, los requisitos estructurales, ubicación y características del lugar, y la economía, dictan en general el tipo de cimentación que se ha de emplear para una estructura determinada.Las cimentaciones profundas, como es el caso de pilotes, fustes perforados y campanas neumáticas, deben ser consideradas cuando:Las cimentaciones poco profundas sean inadecuadas y las cargas estructurales necesiten ser transmitidas a suelo o roca mas profundos y más apropiados.Las cargas ejercen fuerzas de levantamiento o laterales sobre las cimentaciones.Se requiere que las estructuras sean soportadas sobre agua.La funcionalidad de la estructura no permite asentamientos diferencialesSe esperan futuras excavaciones adyacentes.Las cimentaciones profundas están constituidas principalmente por pilotes que transmiten su carga por punta o por fricción y que se denominan pilas cuando su sección transversal es de gran tamaño. Los pilotes pueden colocarse bajo zapatas o bajo losas de cimentación y pueden combinarse con estos de

manera que la carga se resista en parte por apoyo superficial y en parte por apoyo profundo.CAPITULO 4.TIPOS DE ESTRUCTURASESTRUCTURASLa Estructura de un edificio es el esqueleto que soporta todas las cargas. Las cargas que soporta una estructura son todos aquellos factores que inciden sobre el edificio produciendo deformaciones, ya sean las cargas de su peso propio como otras.La estructura de un edificio no solo soporta su peso propio sino también otras cargas y situaciones que alteran su carga total inicial.Deberá soportar modificaciones en la distribución de cargas, en los revestimientos y quizás pueda modificar el uso o actividad.También actúan sobre la estructura aquellos fenómenos naturales como el viento, la nieve e incluso los movimientos sísmicos, habituales en algunas regiones del plantea.HORMIGóN ARMADO (APORTICADO)Las Estructuras de Hormigón Armado constituyen una tipología clásica. El tipo estructural más difundido es el entramado de barras con nudos rígidos, realizados in situ, con continuidad de sus elementos. En algunos casos se pueden incorporar uniones con algún grado de libertad como juntas de dilatación o rótulas.Estas estructuras se han extendido en todas las zonas de industrialización media o alta, con una relación de costes entre mano de obra y materiales muy razonable. Elegida también por las grandes ventajas que ofrece por su rigidez y óptimo comportamiento frente a agentes atmosféricos y al fuego.La estructura normal de hormigón armado está compuesta por barras que se unen entre sí ortogonalmente. Las barras son piezas prismáticas en las que predomina el largo sobre la sección, por lo general, cuadrado o rectangular; aunque ya veremos otras tipologías.Materiales del Hormigón ArmadoLa estructura de hormigón armado está compuesta por diferentes materiales que trabajan en conjunto frente a la acción de las cargas a que está sometida.Los materiales que intervienen en su composición son:ACEROEl acero presente en las barras y mallas, en las Armaduras cumple la misión de ayudar a soportar los esfuerzos de tracción y corte a los que está sometida la estructura.HORMIGóNEl hormigón tiene resistencia a la compresión, mientras que su resistencia a la tracción es casi nula. Tengamos en cuenta que un hormigón convencional posee una resistencia a la tracción diez veces menor que a la compresión.Los refuerzos de acero en el hormigón armado otorgan ductilidad al hormigón, ya que es un material que puede quebrarse por su fragilidad. En zonas de actividad sísmica regular, las normas de construcción obligan la utilización de cuantías mínimas de acero a fin de conseguir ductilidad en la estructura.ARMADOEl armado de una barra estructural consiste en disponer unas varillas de acero en sus zonas traccionadas. Es el acero que colabora con el hormigón en las zonas donde éste no es capaz de resistir los esfuerzos a que está sometida la sección.

La armadura de acero recibe los esfuerzos de tracción y corte, pero en algunos casos es necesario disponerlas para trabajar a la compresión.Muros de Bloques (Mampostería)La mampostería es la unión de bloques o ladrillos de arcilla o de concreto con un mortero para conformar sistemas monolíticos tipo muro, que pueden resistir acciones producidas por las cargas de gravedad o las acciones de sismo o viento.Inicialmente la mampostería se hizo con piedra labrada que se unía mediante una "argamasa" de cal o aún "al tope". Este material fue ampliamente usado en la antig�edad por los romanos para construir sus puentes y acueductos. En el conocido acueducto de Segovia en España, los bloques de piedra, cortados al detalle se unen sin argamasa.Modernamente, se aprovechan los ladrillos de arcilla y los bloques de concreto de gran resistencia, unidos mediante morteros de cemento. El muro así ensamblado se considera un elemento monolítico, siempre y cuando las uniones de las juntas puedan garantizar la transmisión de esfuerzos entre las piezas individuales, sin fallas o deformaciones considerables.TIPOS DE MAMPOSTERíALa mampostería puede tener refuerzo en forma de varillas y entonces se denominará mampostería reforzada, cuando las varillas se introducen por los huecos de los ladrillos y se anclan con concreto de relleno; y mampostería confinada, en la que el refuerzo se coloca en elementos de concreto (vigas y columnas de amarre), situados en la periferia del muro.Mampostería ReforzadaEs la mampostería con refuerzo embebido en celdas rellenas, conformando un sistema monolítico. También tiene refuerzo horizontal cada cierto número de hiladas. El refuerzo se usa para resistir la totalidad de las fuerzas de tensión y ocasionalmente, para resistir los esfuerzos de compresión y cortante que no pueda resistir la mampostería simple.Mampostería reforzadaMAMPOSTERíA CONFINADAEs la mampostería con elementos de concreto reforzado (vigas y columnas de amarre), en su perímetro, vaciados después de construir el muro de mampostería simple. En nuestro medio, la mampostería confinada es la más común y con ella se construyen la mayor parte de las viviendas de 1 y dos pisos; se hace con bloques de arcilla cocidos de huecos horizontales, de resistencia mediana o con bloques de mortero, construidos artesanalmente, de baja resistencia y poca estabilidad dimensional. Ya se usan bloques de concreto, fabricados con tecnología adecuada y que permiten obtener buenas resistencias y durabilidad.MAMPOSTERíA CONFINADALa mampostería de cavidad reforzada. Es la construcción realizada con dos paredes de piezas de mampostería, separadas por un espacio continuo de concreto reforzado en funcionamiento compuesto.MAMPOSTERíA SIMPLEEs el tipo de mampostería estructural sin refuerzo. Los esfuerzos dominantes son de compresión los cuales deben contrarrestar los esfuerzos de tensión producidos por las fuerzas horizontales.METáLICO (ACERO ESTRUCTURAL)

Las Estructuras Metálicas constituyen un sistema constructivo muy difundido en varios países, cuyo empleo suele crecer en función de la industrialización alcanzada en la región o país donde se utiliza.Se lo elige por sus ventajas en plazos de obra, relación coste de mano de obra - coste de materiales, financiación, etc.Las estructuras metálicas poseen una gran capacidad resistente por el empleo de acero. Esto le confiere la posibilidad de lograr soluciones de gran envergadura, como cubrir grandes luces, cargas importantes.Al ser sus piezas prefabricadas, y con medios de unión de gran flexibilidad, se acortan los plazos de obra significativamente.La estructura característica es la de entramados con nudos articulados, con vigas simplemente apoyadas o continuas, con complementos singulares de celosía para arriostrar el conjunto.En algunos casos particulares se emplean esquemas de nudos rígidos, pues la reducción de material conlleva un mayor coste unitario y plazos y controles de ejecución más amplios. Las soluciones de nudos rígidos cada vez van empleándose más conforme la tecnificación avanza, y el empleo de tornillería para uniones, combinados a veces con resinas.Ventajas de las Estructuras Metálicas

Vigas reticuladas permiten cubrir grandes luces

Construcciones a realizar en tiempos reducidos de ejecución.

Construcciones en zonas muy congestionadas como centros urbanos o industriales en los que se prevean accesos y acopios dificultosos.

Edificios con probabilidad de crecimiento y cambios de función o de cargas.

Edificios en terrenos deficientes donde son previsibles asientos diferenciales apreciables; en estos casos se prefiere los entramados con nudos articulados.

Construcciones donde existen grandes espacios libres, por ejemplo: locales públicos, salones.Donde No Construir Estructuras MetálicasNo está recomendado el uso de estructuras metálicas en los siguientes casos:Edificaciones con grandes acciones dinámicas.Edificios ubicados en zonas de atmósfera agresiva, como marinas, o centros industriales, donde no resulta favorable su construcción.Edificios donde existe gran preponderancia de la carga del fuego, por ejemplo almacenes, laboratorios, etc.Comportamiento EstructuralEstas estructuras cumplen con los mismos condicionantes que las estructuras de hormigón, es decir, que deben estar diseñadas para resistir acciones verticales y horizontales.En el caso de estructuras de nudos rígidos, situación no muy frecuente, las soluciones generales a fin de resistir las cargas horizontales, serán las mismas que para Estructuras de Hormigón Armado.Pero si se trata de estructuras articuladas, tal el caso normal en estructuras metálicas, se hace necesario rigidizar la estructura a través de triangulaciones (llamadas cruces de San Andrés), o empleando pantallas adicionales de hormigón armado.Las barras de las estructuras metálicas trabajan a diferentes esfuerzos de compresión y flexión; veamos:Piezas a Compresión

Piezas a FlexiónA fin de rigidizar la estructura, se procede a la triangulación, reservando las pantallas para los núcleos interiores pertenecientes a cajas de escaleras y ascensores.Como es natural, la importancia de las acciones horizontales aumenta con la altura del edificio, ya que se originan fundamentalmente por la acción del viento, y es precisamente en edificios de gran altura donde se pueden lograr las soluciones más interesantes.Las estructuras metálicas se realizan con la utilización de barras, elaboradas industrialmente y cuyos Perfiles responden a diferentes tipos, por ejemplo: perfil T, perfil doble T, de sección redonda, o cuadrada, etc.Existen piezas metálicas especiales, de diferentes tipos que sirven como Medios de Unión de los perfiles.Con estos elementos mencionados, combinados y en disposiciones determinadas de acuerdo al caso específico, existe una variada gama de posibilidades de diseño para estructuras metálicas.

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