República Bolivariana de Venezuela

Ministerio del Poder Popular para la Educación Superior

“Politécnico Santiago Mariño”

Extensión Barinas

Tutor: Cedilly Guedez

Integrante: T.S.U Dayana Rojas

CI: 15.482.430

Barquisimeto, Junio de 2014

CARGASESTRUCTURAS II

Cargas o acciones estructurales son deformaciones, fuerzas o aceleraciones aplicadas a una estructura o de sus componentes. Estas cargas causan tensiones, deformaciones y desplazamientos en estructuras. La evaluación de sus efectos se lleva a cabo por los métodos de análisis estructural. El exceso de carga o sobrecarga puede ocasionar un fallo estructural, y por lo tanto, esta posibilidad debe ser considerada en el diseño o totalmente controladas.

Cargas gravitacionales: cargas vivas, cargas vivas en puentes y cargas muertas

Fuerzas ambientales: Cargas de viento, cargas sísmicas, cargas debidas a cambios de temperatura y cargas por presión hidrostática empujes de tierra.

Las Cargas Muertas son fuerzas estáticas que son relativamente constantes durante un tiempo prolongado. Ellos pueden estar en tensión o en compresión. El término puede

referirse a un método de ensayo de laboratorio o para el uso normal de un material o estructura. Son cargas permanentes y que no son debidas al uso de la estructura. En esta categoría se pueden clasificar las cargas correspondientes al peso propio y al peso de los materiales que soporta la estructura tales como acabados, divisiones, fachadas, techos, etc. Dentro de las cargas muertas también se

pueden clasificar aquellos equipos permanentes en la estructura. En general las cargas muertas se pueden determinar con cierto grado de exactitud conociendo la densidad de los materiales.

CARGAS

TIPOS DE CARGAS

CARGAS MUERTAS

Las Cargas Vivas corresponden a cargas gravitacionales debidas a la ocupación normal de la estructura y que no son permanentes en ella. Debido a la característica de movilidad y no permanencia de esta carga el grado de incertidumbre en su determinación es mayor. La determinación de la posible carga de diseño de una edificación ha sido objeto de estudio durante muchos años y gracias a esto, por medio de estadísticas, se cuenta en la actualidad con una buena aproximación de las cargas vivas de diseño según el uso de la estructura. Las cargas vivas no incluyen las cargas ambientales como sismo o viento.

Para efectos de diseño es el calculista quien debe responder por la seguridad de la estructura en su vida útil, para esto cuenta con las ayudas de las normas y códigos de diseño donde se especifican las cargas vivas mínimas a considerar.

Los tipos de cargas vivas considerados en el diseño de puentes se resumen en: carga de camión y carga de vía, carga de impacto y carga de frenado.

a.) La carga de camión: Se considera el peso de un camión como un conjunto de cargas puntuales actuando con una separación y repartición que representa la distancia entre ejes (ruedas) de un camión de diseño.

b.) La carga de vía: Corresponde a una carga distribuida y representa el peso de vehículos livianos circulando por el puente. Se pueden combinar la carga de vía y la de camión en una misma luz de un puente, esto representa un puente cargado con carros livianos y entre ellos un camión.

CARGAS VIVAS

CARGAS VIVAS EN PUENTES

Son aquellas cuya magnitud y/o posición puede variar a lo largo de la vida útil de la estructura, actúan de forma transitoria: viento, personas, nieve, muebles, terremotos, etc.

Es una carga difícil de determinar, depende de la velocidad, ubicación geográfica, altura y forma de la construcción.

El viento produce una presión sobre las superficies expuestas. La fuerza depende de:

densidad y velocidad del viento. ángulo de incidencia. forma y rigidez de la estructura. rugosidad de la superficie altura de la edificación. A mayor altura mayor velocidad del viento.

Para una estructura en general se deben calcular las cargas de viento que actúan, en cualquier dirección, sobre:

a.) La estructura en conjunto.b.) Los elementos estructurales individuales, por ejemplo una pared de fachada en

especial, el techo.c.) Las unidades individuales de revestimiento y sus conexiones, vidriería y cubierta

con sus aditamentos.

Son vibraciones simultáneas en forma vertical y horizontal (más intensas), se transmiten a través de las fundaciones.

El sismo es una liberación súbita de energía en las capas interiores de la corteza terrestre que produce un movimiento ondulatorio del terreno. Este movimiento ondulatorio se traduce en una aceleración inducida a la estructura que contando esta con su propia masa y conociendo la 2da ley de Newton se convierte en una

CARGAS ACCIDENTALES

CARGAS DE VIENTO

CARGAS SÍSMICAS

fuerza inercial sobre la estructura. Es inercial porque depende directamente de la masa de la estructura sometida al sismo.

Los cambios de temperatura producen dilataciones o contracciones en la estructura general y en sus elementos componentes. Estos cambios pueden producir o no fuerzas adicionales dependiendo del grado de restricción de la estructura y de sus elementos.

Por la Ley de Pascal sabemos que la presión que ejerce un líquido sobre las paredes que lo contienen es proporcional a la profundidad y al peso específico del líquido contenido. Los suelos ejercen sobre las superficies una presión similar a los líquidos pero de menor magnitud. La presión se representa entonces como una carga triangular.

Son aquellas originadas por el uso y ocupación de un edificio u otra estructura, y no incluye cargas debidas a la construcción o provocadas por efectos ambientales, tales como nieve, viento, acumulación de agua, sismo, etc. Las sobrecargas en cubiertas son aquellas producidas por materiales, equipos o personal durante el mantenimiento, y por objetos móviles o personas durante la vida útil de la estructura.

CARGAS DEBIDAS A CAMBIOS DE TEPERATURA

CARGAS POR PRESIÓN HIDROSTÁTICA Y EMPUJE DE TIERRAS:

SOBRE-CARGA

Representan el elemento vertical de soporte para la mayoría de las estructuras a base de marcos. Para analizar la capacidad de carga de las columnas se deben referirse al conjunto al que pertenecen y al sistema en el que trabajan; es decir, a las características generales del edificio en términos de la forma en que se encuentran definidas las partes integrantes o marcos que son estructuras reticulares que contienen un cierto número de claros para una serie de niveles o entrepisos.

La columna clásica se compone de tres partes:

1. La base: protege a la columna de los golpes que podrían deteriorarla, al mismo tiempo que da una superficie de sustentación mayor.

2. El fuste.3. El capitel: es necesario para proporcionar un asiento capaz de

recibir mejor el entabla miento

1.) Columnas de Acero: Pueden ser sencillas, fabricadas directamente con perfiles estructurales, empleados como elemento único, o de perfiles compuestos, para los cuales se usan diversas combinaciones, como las viguetas H, I, la placa, la solera, el canal y el tubo, y el Angulo de lados iguales o desiguales.

2.) Columnas de Madera: Pueden ser de varios tipos: maciza, ensamblada, compuesta y laminadas unidas con pegamento. De este tipo de columnas la maciza es la más empleada, las demás son formadas por varios elementos.

COLUMNAS

TIPOS DE COLUMNAS

3.) Columnas de Concreto Armado: Las columnas de concreto armado pueden ser de tres tipos que son:

Elementos reforzados con barras longitudinales y zunchos.

Elementos reforzados con barras longitudinales y estribos.

Elementos reforzados con tubos de acero estructural, con o sin barras longitudinales, además de diferentes tipos de refuerzo transversal.

Las columnas representan el elemento vertical de soporte para la mayoría de las estructuras a base de marcos. Para analizar la capacidad de carga de las columnas se deben referir al conjunto al que pertenecen y al sistema en el que trabajan; es decir, a las características generales del edificio en términos de la forma en que se encuentran definidas las partes integrantes o marcos, que son estructuras reticulares que contienen un cierto número de

claros para una serie de niveles o entrepisos. Atendiendo a su disposición en relación con otros componentes de un edificio, pueden distinguirse estos tipos de columnas:

Columna aislada o exenta: La que se encuentra separada de un muro o cualquier elemento vertical de la edificación.

Columna adosada: La que está yuxtapuesta a un muro u otro elemento de la edificación.

Columna embebida: La que aparenta estar parcialmente incrustada en el muro u otro cuerpo de la construcción.

Es un elemento constructivo lineal, que trabaja sometido principalmente a esfuerzos de flexión, compuesto por tensiones de tracción y compresión. Estos elementos poseen una dimensión dominante

CLASIFICACION DE LAS COLUMNAS

VIGAS

frente a las demás. Las tensiones máximas se encuentran en la parte inferior y en la superior. En los sectores cercanos a los apoyos, se producen esfuerzos cortantes, y pueden también producirse torsiones. El material de las vigas, es elástico linealmente.

La viga es un elemento estructural horizontal capaz de soportar una carga entre dos apoyos, sin crear empuje lateral en los mismos. Las vigas se emplean en las estructuras de edificios, para soportar los techos, aberturas, como elemento estructural de puentes. En los puentes, transportan las cargas de compresión en la parte superior del puente, y las de tracción en la parte inferior. Las vigas alveolares permiten aligerar sus líneas y realizar los vanos más grandes. Se construyen

con perfiles H, laminados en caliente. Los alvéolos pueden ser de forma circular, hexagonal u octogonal.

Vigas compuestas de alma llena (Roblonadas): Son las formadas por el acoplamiento de varios perfiles laminados estos son, generalmente, un alma, varias platabandas (como máximo) en cada cabeza y 4 angulares; estos pueden ser de lados iguales 0 desiguales, y Se emplean cuando la unión se hace roblonada. Empleados han de ser igual menor que 3 veces el diámetro del roblón empleado; el vuelo de las platabandas, y 3,5d cuando sean varias.

Vigas compuestas de alma llena (soldadas): Con este procedimiento se pueden obtener vigas en forma de doble T, etc., la disposición es parecida a las ejecutadas por medio de uniones roblonadas; pues pueden emplearse platabandas para la formación de sus cabezas. En este sistema se suprimen los angulares que empleábamos en el sistema de unión anterior, para el alma y las platabandas; ya que en este sistema la unión del alma y la platabanda se lleva a cabo mediante la soldadura. Este sistema permite, partiendo de una altura establecida, y de un momento flector también conocido, el compensar con platabandas soldadas al alma para obtener el momento de inercia necesario.

APLICACIONES DE LAS VIGAS

TIPOS DE VIGAS

Vigas de celosía: Es la formada por dos cordones, y una ordenación adecuada de diagonales montantes que sirven de unión a los citados cordones. En general, cualquier viga triangulada recibe esta denominación. Los cordones superior e inferior se forman corrientemente por dos angulares, y las diagonales por angulares o hierros planos. Las diagonales trabajando a compresión se formarán con dos perfiles simples y las sometidas a tracción con uno. La zona de los apoyos se refuerza con un palastro y dos angulares unidos entre sí.

Vigas armadas de cajón: Son las vigas compuestas por dos almas, cuatro angulares y como máximo tres platabandas en cada uno de los cordones. Se emplean en cargaderos de gran importancia por adaptarse muy bien a dar un apoyo adecuado a los muros. Para pequeñas dimensiones, las almas se pueden formar con perfiles simples de U.

Vigas de perfiles reforzados y laminados: El refuerzo en estas vigas puede hacerse de dos formas: una, reforzando las cabezas del perfil simple con platabandas (soldadas o roblonadas), y la otra, cortando al hilo del alma del perfil simple e intercalando el palastro necesario del mismo espesor que el del perfil cortado; este último caso se realiza generalmente por medio de la soldadura. En estas vigas, se intercalarán los enderezadores necesarios cuando las circunstancias lo requieran, como ya hemos indicado antes. Hacemos notar que en la disposición de la siguiente figura, manteniendo aparentemente su altura, el momento de inercia aumenta considerablemente y, con ello, su resistencia mecánica, siendo esta solución empleada muy frecuentemente como cargaderos en los

huecos de los establecimientos comerciales en que la altura ha de ser muchas veces limitada por diversas circunstancias.

1) En voladizo: Un extremo de la viga es fijo y el otro está libre

2) Simplemente apoyadas: ambos extremos del resto del haz están sobre soportes

3) Sobresaliendo: Uno o ambos extremos de la viga se extienden sobre los soportes

4) En voladizo apoyado: uno de los extremos es fijo y el otro extremo soportado

5) Fijo: ambos extremos de la viga están fijados rígidamente de modo que no hay

movimiento

6) Continuo: los dos extremos están soportados y hay soportes intermedios a lo largo de su longitud.

7) Viga convencional: consiste en una estructura horizontal, que sostiene carga

entre dos apoyos, sin generar empuje lateral entre estos.

Son aquellos productos laminados, fabricados usualmente para su empleo en estructuras de edificación, o de obra civil. Se distinguen:

Perfil T: Es un prisma mecánico, frecuentemente fabricado en acero laminado cuya sección tiene forma de T. También pueden construirse vigas de hormigón con sección en T, con resistencia similar a las secciones cuadradas maciza pero con ahorro de material.

Perfiles doble T: Es un perfil laminado o armado cuya sección transversal está formada por dos alas y un alma de unión entre ellas. Generalmente se usan como vigas de flexión, cuando los esfuerzos de torsión son pequeños.

Perfil IPN: es un tipo de producto laminado cuya sección tiene forma de doble T también llamado I y

CLASIFICACIÓN DE LAS VIGAS

PERFILES METÁLICOS

con el espesor denominado normal. Las caras exteriores de las alas son perpendiculares al alma, y las interiores presentan una inclinación del 14% respecto a las exteriores, por lo que las alas tienen un espesor decreciente hacia los bordes. Las uniones entre las caras del alma y las caras interiores de las alas son redondeadas. Además, las alas tienen el borde con arista exterior viva e interior redondeada.

Perfil IPE: Es un producto laminado cuya sección normalizada tiene forma de doble T también llamado I y con el espesor denominado Europeo. Las caras exteriores e interiores de las alas son paralelas entre sí y perpendiculares al alma, y así las alas tienen espesor constante (principal diferencia con respecto al perfil IPN). Las uniones entre las caras del alma y las caras interiores de las alas son redondeadas. Las alas tienen el borde con aristas exteriores e interiores vivas. La relación entre la anchura de las alas y la altura del perfil se mantiene menor que 0,66.

Perfil HE: Es un tipo de perfil laminado cuya sección transversal tiene forma de doble T, con alas más anchas que un perfil doble T de tipo IPN o IPE. Las caras exteriores e interiores de las alas son paralelas entre sí y perpendiculares al alma, por lo que las alas tienen espesor constante. Las uniones entre las caras del alma y las caras interiores de las alas son redondeadas. Además, las alas tienen el borde con aristas exteriores e interiores vivas. Los perfiles HE comprenden las tres series siguientes:

Serie normal: HEB

Serie ligera: HEA

Serie pesada: HEM

Perfiles no ramificados:

Perfil UPN: Es un tipo de producto laminado cuya sección tiene forma de U. Las caras exteriores de las alas son perpendiculares al alma, y las interiores presentan una inclinación del 8% respecto a las exteriores, por lo que las alas tienen espesor decreciente hacia los extremos. La superficie interior de la unión entre el alma y las alas es redondeada. Las alas tienen el borde exterior con arista viva y la superficie interior redondeada.

Se usan como soportes y pilares, soldando dos perfiles por el extremo de las alas, formando una especie de tubo de sección casi cuadrada, con momento de inercia muy semejante en sus dos ejes principales. Adicionalmente, en algunos casos permite el uso del espacio interior para realizar conducciones.

Perfil L: es un tipo de producto laminado cuya sección tiene forma de ángulo recto, con las alas de igual o distinta longitud. Las caras de éstas son paralelas entre sí, y la unión de las caras interiores está redondeada. Las alas tienen el borde exterior con aristas vivas, y el interior redondeado. También existen perfiles L soldados. Se sueldan dos placas rectangulares para formar una L. También existen perfiles L plegados.

Perfil LD: Es un tipo de producto laminado cuya sección tiene forma de ángulo recto, con alas de distinta longitud. Las caras de éstas son paralelas, y la unión de las caras interiores es redondeada. Las alas tienen el borde exterior con aristas vivas, y el interior redondeado.

Pletina: Se conoce como pletina a las placas de metal planas u hojas rectangulares de acero u otros metales presentes en la industria siderúrgica, de manufactura o fabricación, particularmente en el

mercado de perfiles.