manual cfe seccionb

8/3/2019 Manual Cfe Seccionb

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C.l.2. ACCIONES

F E D E I I L I E


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COMISION FEDERAL DE ELECTR IC IDADINSTITUTO DE INVESTIGACIONES ELECTRICAS

rAt DE D ISE I\lO DE

CIVII~ESESTRUCTURASCRITERIO S DE D ISEN OC .1 .2 . ACCIONES

MEX ICO


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CONTENIDO G E N-E R A LSEC- nIU CAPICION TULO

SEC- ra.A CAPt-",ON TULO DESCRIPClONE.CRIPClON

HIDROTECNIA B GEOTECNIA ESTRUCTURASCRITERIOSDE DlSENOIDROLOGIA GEOLOGIA

CONSIDERACIONESGENERALES DATOS GEOLOGICOSREQUERIDOS METOOOS DE OISENOtLASIFICACION DESUE LOS '( RQtASRECIPITACION ACtiONESI NFORMAtlON GEOLO-GICA EXISTENTE DISENO POR SISMO ESCURRIMIENTO aOBTENCION DE DATOSGEOLOGICOS DISENO POR VIENTOPUDIDAS 4

METODOS DEANALISIS Y DISENO

RELACION ENTREPRECIPITACION YESCURRIM' ENTOPRESENTACION DEDATOS GEOLOGICOS 2II

ANALISIS DEESTRUCTURAS

MECAN ICA DESUELOSANAL' SIS UTADln ICOr - ~ - - - - - - - - - - - - - - - - EXPLORACION Y IllUES-TREO DE SUELOS

DISENO EST :(UCTURALDE CIMENTACI.ONESORMENTA DE OISENO 2

PROPIEDAOES FISICASY MECANICAS DE LOSSUELOS

ESTRUCTURAS PA:lATRANSM ISION I)EENERGIA ELECTRICA

TRANSITO DE AVENI-DAS EN VASOS 3

TORRES DE ENfRIA-M'ENTO

SIMULACION DEL FUN-CIONlMIENTO DE UN VAS/) ESTR.JCTURAS DETIERRA 4AVENIDA DE 015ENO CIMENTACIONES0 TANQUC:S Y DEPOSITOS!5PREDICCION DE AVENIOAS TUBERIAS5 INS TRUMENTACION 6I

MECANICA DEROCAS3 CH'MEHEASII eEOH.DROLOGIAESTABI LI DAD DETALUDES2 HIDRAULICA

C(\1,SIDERACIONES6EN[fIALE5

OBRAS SUB TERRA-NEAS

2

OBRA DE TOMA PARAPLANTAS HIOROLE-CTRI-

~~~C~AS~. ~CONDUCCIONES APRESION

CI .. ENTACIONES3

PRUEBAS DE CAMPOY lA80RATORIOs 4

MAQUINASHIDRAUL'CAS

TRATAMIE~TO DEMACIZOS ROCOSOS4 o

CAMARAS DE OSCILACIONI INSTRUMENTACIONPROtEDIMIENTOS DEEXCAVAtiONGOLPE DE ARIETE 7

ANALISIS DINAMICO '(DE ESTA81LIDAD DE UNSISTEMA HIDROELEC-TRICOTPLANEACION DE SISTE-MAS DE APROVECHA-MIENTO MIDROELECTRICOESCURRIMIENTO ASUPERFICIE LlaRE,08~S DE EXCEDENCIAS0MIDRAULICA FLUVIAL" o a R A S DE DESVtOI

" HIDRAULICA MARITIMAOIRAS DE TOMA Y lIS-TEMAS DE ENI'RIAM'EN-10 MRA PLANTASTERMOELECTRICAS

14


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INTRODUCCIONEI presente Manual no es solamente la actualizaeion del original editado en1969, sino que tambien incluye el desarrollo de la ingenieria civil en el usode modelos especificos de analisis y la acumulacion de experiencias de tecni-cos mexicanos en el diseiio de grandes presas, de tuneles y en la Mecanica deRocas; todo ello, aunado a la valiosa ayuda que el Manual ha sido tanto paralos tecnicos mexican os como para los de paises de habla hispana de Centro ySudamerica, motivaron la elaboracion de la nueva version del Manual deDiseiio de Obras Civiles.S e Ie ha dado a esta obra una presentacion mas dinamica, para 1 0 cual elcontenido se dividio en tres Secciones: Seccion A Hidrotecnia, Seccion BGeotecnia y Secci6n C Estructuras. A su vez, cada una de las secciones sesubdivide en Temas y Capitulos. EI material se presenta en tres Tomosindependientes: Torno I Recomendaciones, Torno II Comentarios y TornoIII Ayudas de Diseiio.La publicaci6n del Manual sera por capitulos, en la forma y tamaiio presentes,para permitir modificaciones 0 actualizaciones a traves del tiempo y con elfin de aprovechar el material casi en elmomento en que se produzca.Conscientes de que este material se ha elaborado y seleccionado pensando enel tipo de problemas con que se trabaja constantemente dentro del sectorelectrico, creemos que esta obra sera de gran utilidad para la mayorfa de losingenieros civiles que ejercen su profesion aun en otras areas.EI tener una edicion dinarnica como la propuesta, facilitara a quien 1 0 estudiey consulte la adquisicion de aquellos capitulos de su especial interes 0 bienque, por un sistema de suscripcion, los adquiera segtin se vayan editando.

La Coordinacion,


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S E C C I O N C . E S T R U C T U R A ST E M A 1 . C R I T E R I O S D E D I S E R OCAPITULO 2. ACCIONES

Han participado en este Capitulo:

ELABORACIONDr. Gerardo Lopez Valadez3Dr. Oscar Hernandez Basilio3Ing. Pablo R. de Buen Rodriguez3

REVISIONDr. Eduardo Rukos ManzurlIng. Jorge Arriola AguilarlIng. Julio Rosas RojaslIng. Agustin Cardenas Barol

C O O R D I N A C I O NIng. Jorge Arriola AguilarlIng. Gabriel Auvinet Guichard2Dr. Gerardo Lopez Valadez3

En la ~eal~zae~6n del Manual de V~~eno de O b~ a4 C ~v ~le 4, eo la bo ~a -~on el pe~~onal ~~en~eo de la Com~4~6n Fede~al de Eleet~~e~dadl e~n ve ~t ~ga do ~e 4 d el I n~ t~ tu to de Ingen~e~~a - UNAM2 Y del In4t~tu-to de .Inve~t~gae~one~ E l~et~~ea~ 3


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S E C C I O N C . E S T R U C l U R A S

l O M O I . R E C O M E N D A C I O N E S

l E M A 1 . C R I l E R I O S D E D I S E N O

CAPITULO 2. ACCIONES


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CAPITULO 2 ACCIONES

2.1 INTRODUCCION2.2 CLASIFICACION2.3 VALORES DE DISENO .

2.3.1 V AL OR ES N OM IN AL ES2.3.2 VALORES DE DISENO

2.4 COMBINACIONES DE DISENO Y FACTORES DE CARGA

123344

2.4.1 REGLAMENTOS DEL DISTRITO FEDERAL Y ESTATALES 42.4.2 NORMA ANSI (INSTITUTO AMERICANO DE ESTANDARES) 72.4.3 REGLAMENTO DEL INSTITUTO AMERICANO DEL CONCRETO 8

(ACI)2.5 EV.\LUACION DE ACCIONES PERMAN ENTES

2.5.1 C ARGA MUERTA99

2.5.2 EMPUJE DE TIERRA 112.5.3 EMPUJE ESTATICO DE LIQUIDOS 11

2.5.3.1 L iquidos con superficie libre 112.5.3.2 L iquidosa presi5n 11

2.5.4 EMPUJE ESTATICO DE MATERIAL GRANULAR 122.5.4.1 V alores nominales de pesos volumetricos 12

y angulos de fricci5n2.5.4.2 Efectos dinamicos de vaciado 12

2.6 EVALUACION DE ACCIONES VARIABLES 122.6.1 CARGAS VIVAS 14

2.6.1.1 R eglamentos del D istrito Federal y 14Estatales2.6.1.2 Normas ANSI 18

2.6.2 D EFO RM AC IO NES I MP UES TA S 192.6.2.1 Hundimientos diferenciales 192.6.2.2 D eformaciones producidas por cambios de 21

temperatura2.6.2.3 Efectos de contracci5n por fraguado 26


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2.6.3 AC CIONES DINA MICAS DEB IDAS A M AQUIN ARIA Y 26EQUIPO2.6.3.1 V ib rac ion de maq ui nari a 282.6.3.2 Evaluacion de acciones de diseno 282.6.3.3 Acciones dinamicas en turbogeneradores 302.6.3.4 Proteccion de las estructuras contra vi 35

braciones2.7 EVALU ACIO N DE A CCIO NES ACC IDEN TALES

2.7.1 S ISMO2.7.2 VIEN TO2.7.3 NIEVE2.7.4 OTRAS ACCI ONES A CCIDENTALES

2.8 OTRA S ACC IONES2.9 PRUEBAS DE CAR GA

35363636364040


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C. I.

2. AC C I ONES

2 .1 I NT RO DU CC IO NAccion es todo agente -externo 0inherente a la estructura y/o a su funciona--mien to- cuyos efectos en una estructura puedan hacer que esta alcance un esta-do llmite.

Para fines de diseno, las acciones se presentan usualmente por medio de siste-mas de cargas y/o de deformaciones cuyos efectos sobre la estructura se suponeequivalentes a los de las acciones reales.

En el diseno de una estructura debera considerarse el efecto combinado de to--das las acciones que tengan una probabilidad no despreciable de ocurrir simul-taneamente.

En estecapltulo se presentan los criterios generales para evaluar las accio--nes y las combinaciones de elIas que deben considerarse en el diseno de una --


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C.l.

estructura.

2.2 CLASIFlCACION

Con objeto de formar combinaciones de diseno, las acciones se c1asifican de a-cuerdo con 1a duracion en que obran sobre una estructura con su intensidad ma-xima.

S e consideran tres categor1as:

1) Acciones Permanentes: Son aque11as que obran en forma continua sobre la estruccura y cuya intensidad puede considerarse que no var1a con el tiempo.Comprenden:

a) Carga Muerta, dentro de 1a que se considera el peso propio, tanto de --los elementos estructurales como no estructurales, incluyendo instala--ciones y equipo que ocupen una posicion fija y permanente en la cons---truccion, y e1 peso estimado de elementos que, posteriormente, puedan -colocarse en forma permanente.

b) Empuje estatico de tierras, granos y 11quidos, de caracter pe_manente.

c) Deformaciones y desp1azamientos impuestos a 1a estructura, tales como -los debidos a preesfuerzo 0 a movimientos diferencia1es permanentes delos apoyos.

2) Acciones Variables: Son las que actuan scbre una estructura con una inten-sidad variable en e1 tiemp~. Comprenden:

a) Carga Viva: Representa las fuerzas gravitaciona1es que obran en la construccion y que no tienen caracter permanente.

i

b) Efectos causados en las estructuras por cambios de temperatura y contracciones.


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C.I.

c ) P efo rmaci ones i ~p uestas y hundimientos diferenciales que tengan una in--tensidad variable con el t~empo.

d) Efectos de operacion de maquinaria y equipo, incluyendo, cuando sean sianificativas, las acciones dinarnicas que el funcionamiento de maquinas i~duzca en las estructuras debido a vibraciones, impacto, frenaje y acele-racion.

3) Acciones Accidentales: Estas no se deben al funcionamiento propio de la - -construccion y pueden a1canzar valores significativos solo durante lapsos -b re ve s. I nc lu ye n:

a) Sismob) Vientoc) Cargas de montajed) Otras acciones accidentales, como nieve, explosiones, incendios y otros

agentes que pueden ocurrir en casos extraordinarios.

2.3 VA LO RES DE DI SENO

2 .3.1 VA LO RES NO MI NA LES

El VA LOR N OM IN AL de una accion es un valor de su intensidad que tiene asociadauna probabilidad pequeua y prefijada de ser excedida durante un intervalo de -tiempo determinado; excepto cuando los efectos de una accion sean favorables ala estabilidad de la estructura, en cuyo caso el valor nominal de la accion sera una intensidad con una probabilidad pequeua y prefijada de NO ser alcanzada.

Los reglamentos y codigos establecen como valores nominales a intensidades deacciones que tienen una probabilidad de excedencia (a de no ser alcanzada) del1 a1 10 par ciento. Especi~icamente, los reglamentos del Distrito Federal y E~tatales de la SAHO P establecen el 2 par cienta, mientras que las especificaci~es paracargas de AN SI ( Instituto Nacional Americana de Estandares) fijan va-

lores nominales con 5 por ciento de probabilidad de ser excedidos 0 no alcanzaos.

1.2.)


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C.l.

Paxa las acciones variables pueden considerarse tres posibles valores nomina-les:

a) Valor nom~nal de 1a intensidad maximab) Valor nominal de 1a intensidad mediac) Valor nominal de 1a intensidad instantanea

Para determinar e1 valor nominal de una accion debera tomarse en cuenta 1a icertidumbre en 1a intensidad de 1a misma y1a que se deba a 1a idea1izaciondel sistema de carga.

2.3.2 VALORES D~DlSENO

E1 VALOR DE DlSENO de una accion es e1 producto de su valor nominal por un ftor de carga que depende de la c1asificacion de 1a accion y de la combinacionde carga en 1a cua1 se considere.

Para determinar el valor de diseno deberan consultarse el inciso 2.4, dondeproporcionan los factores de carga para distintas cdmbinaciones, y los inciso2.5, 2.6 y 2.7, donde se discuten los val o res nomina1es para acciones permanetes, variables y accidenta1es, respectivamente.

2.4 COMBINACIONES DE DISENO Y FACTORES DE CARGA

A fin de revisar la seguridad de una estructura debera considerarse el efectocombinado de todas las acciones que tengan una probabi1idad NO despreciableocurrir simu1taneamente y regira en el diseno la combinacion que produzca losefectos mas des favo rables .

Las combinaciones de acciones de diseno, en general, se especifican en regla-mentos y codigos. Aqu1 se describen los criterios adoptados~or los ordenamietos de mayor uso en el medio.

2.4.1 REGLAMENTOS DEL DISTRITO FEDERAL Y ESTATALES


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C.I.

En estos reglamentos se consideran dos categorias de combinaciones:

I ) C ombinaciones que incluyen acciones.permanentes y variables.Se consideran todas las acciones permanentes que actuen sobre la estructu-ra y las distintas acciones variables, de las cuales la mas desfavorable -se tomara con su intensidad maxima y el resto con su intensidad instanta--nea, 0 bien todas elIas con su intensidad media cuando se trate de evaluarefectos a largo plazo.Para este tipo de combinacion deberan revisarse todos los posibles estadoslimite, tanto de falla como de servicio.En este tipo de combinacion entra la de carga muerta mas carga viva, en cuyo caso se empleara la intensidad maxima de la carga viva considerandola -uniformemente repartida sobre toda el area. Cuando se tomen en cuenta dis-tribuciones mas desfavorables de la carga viva, deberan ~tilizarse los va-lores de la intensidad instantanea.

I I) C ombinaciones que incluyen acciones permanentes, variables y accidentales.En cada combinacion se consideran todas las acciones permanentes, las va--riables con sus valores instantaneos y unicamente una accion accidental.

En ambos tipos de combinacion todas las acciones se deberan tomar con sus in--tensidades nominales y multiplicar sus efectos por los factores de carga apr~piados de acuerdo a 10 siguiente:

1) Para combinaciones que consideren exclusivamente acciones permanentes y v~riables se tomara un factor de carga F = 1.4, excepto en estructuras quecsoporten pisos.en los cuales pueda haber normalmente aglomeracion de pers~nas, tales como centros de reunion, escuelas, locales de espectaculos y --templos, 0de construcciones que contengan equipo sumamente valioso, porejemplo museos, en cuyo caso se tomara Fc = 1.5.

2) Para combinaciones que, ademas de las acciones permanentes y variables, i~cluyan una accion accidental, se tomara F = 1.1, excepto para algunos ca-esos de sismo y viento en los que explicitamente se indique un factor dis tinto.


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c . r .3) Para acciones 0 fuerzas internas cuyo efecto sea favorable a 1a resistencia

o estabilidad de la estructura, se tomara F = 0.9; ademas, el valor minimocprobable se considerara como valor nominal de 1 a intensidad de 1a accion.4) Para el diseno por esfuerzos admisibles y la revision de estados limite de

servicio, se tomara en todcs los casos F = 1 . 0 .c5) Cuando se incluyan efectos de deformaciones impuestas, las combinaciones de

diseno seran las siguientes:

a) 1.4b) 1.1c) 1.1donde:

SmSvS'VSf!VSs

ShStSfSc

(Sm + Sv) + Sh + St + Sc + Sf(S + S') + Sh + 0.7 S + Sfm v t(S + Sf!+ S ) + Sh + 0.5 S +m v s t

c ar ga m uer tacarga viva uniforme para diseno por carga gravitacionalcarga viva con la distribucion mas desfavorablecarga viva para diseno sismicoace ion debida a sismo 0 a vientoaccion debida a hundimientos difer encialesaccion debida a cambios de temperaturaace ion debida a contraccion par fraguado (concreto)accion debida a deformaciones durante el proceso constructivo

Los valores unitarios de carga viva para calcular S , S', y S" Se determi-v V Vnaran de acuerdo al inciso 2.6.1.1.

Podran suponerse Sh' Sf' 0ambas, iguales a cero si estas c ondi ci ones r e--sultan mas'desfavorables que las estipuladas.

1.2.6


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c . r .

2 .4.2 N OR M A AN S I ( I NS T I T UT O NA C I ON A L A M ERI C A NO D E ES TA N D AR ES )

L a norma A N SI A5S .l establece que la seguridad de una estructura debera revi--sarse para las combinaciones de acciones que a continuacion se listan.

L a revision de la seguridad debera hacerse por esfuerzos admisibles. L a eondi-eion mas desfavorable puede presentarse cuando una 0 varias de las acciones enla combinacion sean nulas.

a) Smb) S + Sm vc) S + (S 0 S )m w sd) S + S tme) S + S + ( S 0 S )m v w sf) S + S + Sm v tg) S + ( S oS ) + Sm w s th) S + S + ( S 0 S ) + Sm v w s xdonde:

S carga muertamS carga viva (inciso 2.6.1.2 )vS aecion debida a vientowS aecion debida a sismosS eargas, fuerzas y efectos debidos a eontraccion 0a expansion por cambiosx d e t em per at ur a 0de humedad, flujo plastico, movimientos debidos a asentam ie nt os d if er en ci al es , 0 cualquier combinacion de estos efectos.

L os efectos totales de las acciones combinadas pueden multiplicarse por el S1-guiente factor reductivo:

1) C ombinaciones a) a la d)2 ) C ombinaciones e) , f) y g)3) C ombinacion h)

1.0 ( No se admite reduccion)0.750.66

1.27


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c.r ,8i se uti1izan estos factores de reduccion, NO es permisib1e incrementar los valores de esfuerz os admisib1 es.

Las eSLipulaciones de este inciso pueden emplearse para el diseno de estructu--ras de acero siguiendo las normas del Instituto Americano de Construccion en A-cero (A IS C).

2.4.3 REG L&~ENT O DEL I N8TI T UT O AMERI CA N O DEL CO N CRET O (A C I)

Las combinaciones de diseno para las cua1es debera revisarse la seguridad de laestructura son las siguientes:

a) 1.4 8 + 1.7 8m vb) Si se inc1uyen los efectos de viento 0de sismo, deben investigarse las si

guientes combinaciones para determinar 1 a mas desfavorable:

0.75 (1.4 8 + 1.7 8 + 1.7 8 ), ym v a0.9 8 + 1.3 8m adonde:

8 carga muertam8 carga viva (inciso 2.6.1.2) (debera comprobarse la condicion masv crltica para los casos en que S tenga su valor total, 0este com--vp le ta me nt e a us en te ) .8 8 (carga de viento) 0 1.1 8 (carga de sismo).a w . s

c) 8i se inc1uye e1 empuje lateral de tierra, Se' 0 de llquidos, 81:

pero cuando la.carga muerta, 0 viva, reduzca el efecto de Se 0 81:

0.9 8 + 1.7 8 + (1.7 S 0 1.4 81)m v e1.2.8


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C.l.

El empuje vertical de lrquidos debera considerarse como carg~ muerta, tamando en cuenta la variacion en la profundidad del l1quido.

d) S i se consideran los efectos estructurales de asentamientos diferenciales,flujo plastico del concreto, contraccion 0 cambios de temperatura:

0.75 (1.4 S + 1.7 S + 1.4 S )m v xdonde S es el efecto mas desfavorable de la combinacion de las acciones anxtes dic has.

2.5 EVAL UAClO N DE A CClO NES P ERMA NENTES

2.5.1 CAR GA MUER TA

En la evaluacion de valores nominales de cargas muertas podran utilizarse lospesos unitarios proporcionados en la tabla 1.1. Para cad a material, sea secoo saturado, se dan dos pesos unitarios. El valor m1nimo se empleara cuando, -para la estabilidad de la estructura, sea mas desfavorable considerar una carga muerta menor, como en el caso de flotacion, lastre y succion producida porel viento. En cualquier otro caso se empleara el valor maximo.

El peso muerto calculado de losas de concreto de peso normal, coladas en el lugar se incrementara en 20 kg/m2. Cuando sobre una losa colada en el lugar 0precolada, se coloque una capa de mortero de peso normal, el peso calculado deesta capa tambien se incrementara en 20 kg/m2; de manera que en las losas coladas en e1 lugar que lleven una capa de mortero, el incremento total sera de --40 kg/m2.T ratandose de losas y capas de mortero que posean pesos volumetricos diferen--tes del normal, est os valores se modificaran en proporcion a los pesos volume-tricos.

1.2.9


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c.r ,T l b l l [ .1 P E S OS Y O L U M E T R [ CO S D E H AT E R[ A L E S C O N S T RU C T [ Y OS

( R e g l a m e n t o s d e l D . F . y E s t a t a l )

P e s o v o l u m e t r i c o e nM A T E R [ A L t o n / m 3M h i m o M f n i m oI. P i e d r a s N a t u r a l e s

A r e n f s c a ( c h i l u c as y c an t e r a s ) s e c a s 2 . 4 5 1 . 7 5s a t u r a d a s 2 . 5 0 2 . 0 0[ ' l S a l t o s ( p i e d r a b r a z a) s e c o s 2 . 6 0 2 . 3 5s a t u r a d o s 2 . 6 5 2 . 4 5G r a n i t o 3 . 2 0 2 . 4 0~ r m o l 2 . 6 0 2 . 5 5R i o l i t a s e c a 2 . 5 0 2 . 0 0s a t u r a d a 2 . 5 5 2 . 0 5P i z a r r a s s e c a s 2 . 8 0 2 . 3 0s a t u r a d a s 2 . 8 5 2 . 3 5T e p e t a t e s s e c o s 1 . 6 0 0 . 7 5s a t u r a d o s 1 . 9 5 1 . 3 0T e z o n t l e s s e c o s 1 . 2 5 0 . 6 5S ' l t u r a d o s 1 . 5 5 1 . 1 5C al i z a s e c a 2 . 8 0 2 . 4 0s a t u r a d a 2 . 8 5 2 , 4 5II S u e l o s

A r e n a d e g r a n a d e t am ai l o u n i f o r m e s e c a 1 . 7 5 1 . 4 0s a t u r a d a 2 . 1 0 1 . 8 5A r e na b i e n g r a d u a d a s e c a 1 . 9 0 1 . 5 5s a t u r a d a 2 . 3 0 1 . 9 5A r c i l l a t i p i c a d e l V a l l e d e M e x i -c o e n s u c o n d i o i 6 n n a t u r a l 1 . 5 0 1 . 2 0C al i c h e s e c o 1 . 5 0 1 . 2 0s a t u r a d o 2 . 1 0 1 . 7 0I I I P i e d r as A r t i f i c i al e s ,c o n c r e t o s ~ m o r t e r o s

C o n c r e t o S i m p l e c o n a g r e g a d o s d ep e s o n o r m a l 2 . 2 0 2 . 0 0C o n c r e t o r e f o r z a d o 2 . 4 0 2 . 2 0M o r t e r o d e c a l y a r e n a 1 . 5 0 1 . 4 0M o r t e r o d e c e m e n t o y a r e n a 2 . 1 0 1 . 9 0A p l a n a d o d e y e s o 1 . 5 0 1 . 1 0T a b i q u e m a c i z o h e c h o a m a n a 1 . 5 0 1 . 3 0T ab i q u e m ac i z o p r e n s ad o 2 . 2 0 1 . 6 0B l o q u e h u e c o d e c o n c r e t o 1 i g e r o '(vo l u m e n n e t o ) 1 . 3 0 0 . 9 0B l o q u e h u e c o d e c o n c r e t o i n t e r -m e d i o ( v o l u m e n n e t o ) 1 . 7 0 1 . 3 0B l o q u e h u e c o d e c o n c r e t o ! l E ! ' S a d o( v o l u m e n n e t o ) 2 . 2 0 2 . 0 0\ l 1d r i o p l an o 3 . 1 0 2 . 8 0

[ V f 1 a d e r aC a o b a s e c a 0 . 6 5 0 . 5 5s a t u r a d a 1 . 0 0 0 . 7 0C e d r o s e c o 0 . 5 5 0 . 4 0s a t u r a d o 0 . 7 0 0 . 5 0O y a m e l s e c o 0 . 4 0 0 . 3 0s a t u r a d o 0 . 6 5 0 . 5 5E n c i n o s e c o 0 . 9 0 0 . 8 0s a t u r a d o 1 . 0 0 0 . 8 0P i n o s e c o 0 . 6 5 0 . 4 5s a t u r a d o 1 . 0 0 0 . 8 0

" P e s o s e n k g / m 2V R e c u b r i m i e n t o sA z u l e j o 1 5 1 0M o s a i c o s d e p a s t a 3 5 2 5G r a n i t o 0 t e r r az o d e 2 0 x 2 0 4 5 3 53 0 x 3 0 5 5 4 54 0 x 4 0 6 5 5 5


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C.~.

2.5.2 EMPUJE DE TIERRA

(Vease tambien en el manual, Seccion de Geotecnia, los cap!tulos cortespondientes a estructuras de tierra y cDnentaciones, B.2.3 y .2.4.).

En el diseno de elementos estructurales adyacentes a depositos de suelos, deb~ra considerarse la presion lateral ejercida por el deposito obre e1 elemento,tomando en cuenta, ademas, los efectos de posibles sobrecargas, fijas 0 movi--les. Cuando parte, 0todo el suelo adyacen~e se encuentre bajo el nive1 freatico, los calculos de presiones deberan hacerse considerando el peso sumergido -del suelo y la presion hidrostatica correspondiente.

2.5.3 EMPUJE ESTATICO DE LIQUIDOS

(Vease tambien en el manual, Secci5n de Estructuras, el capitulo C.2.S corres-pondiente a tanques y depositos).

2.5.3.1 Liquidos con superficie libre

Los empujes estaticos de liquidos con superficie libre se calcularan suponien-do que en cada punto de contacto del liquido con las paredes y fonda del reci-piente que 10 contiene, obra una presion igual al peso volumetrico del 1iquidopor la altura medida desde la superficie libre hasta el punto considerado.Cuando el peso volumetrico del llquido sea menor que el del agua, se revisaranlos elementos estructurales, excepto en el calculo del asentamiento y el dise-no sismico, suponiendo tambien que el recipiente esta lleno de agua. En todoslos casos, en el diseno por estados l~ite, se usara un factor de carga de 1.1para la presion del liquido.

2.5.3.2 Llquidos a presion

Cuando sobre 1a superficie libre del 11quido .obre una presion mayor que 1a at-mosferica, se ~~ra la diferencia a l a s presiones calculadas de aeuerdQ con -el inciso anterior. En el diseno por estados limite, ~ara 1a p TEs io n exc edanaese emp1eara un factor de carga de 1.4.


20/81

C.l.

2.5.4 ~UJE ESTATICO DE MATERIAL GRANULAR(Vease tambien en e1 manua~ Seccion de Estructuras, el capitulo C.2.5 corres--pondiente a tanques y depnsitos).

2.5.4.1 V alores nominales de pesos vo1umetricos y angulos de friccionLos valores nominales de pesos volumetricos y angulos de friccion para el calcu10 de presiones podran tomarse de 1a tabla 1.2 0 determinarse en forma experi-mental, en cuyo caso se adoptara como peso vo1umetrico nominal aquel que tengauna probabilidad del 2% de ser excedido, y como angulo de friccion aquellos --con probabilidad de 2% de que ~e presente un valor mas pequeno. Tambien podranutilizarse valores medios que se citen en la literatura tecnica fidedigna, au-mentando 5% el peso volumetrico y disminuyendo las tangentes de los angulos defriccion un 10%.

El factor de carga para empujes estaticos de granos en el diseno por estadoslimite sera de 1.4.2.5.4.2 Efectos dinamicos de vaciado

Salvo que se empleen tubos antidinamicos para vaciar el material, ademas de -las presiones citadas causadas por material almacenado, deberan tenerse en --cuenta los efectos dinamicos debidos al vaciado.

Si el silo se puede vaciar excentricamente deberan tomarse en cuenta, adicio-nalmente, las presiones asimetricas provenientes de tal operacion, a menos --que se recurra a algun dispositivo que asegure el descenso centrado del mate-rial.Para grupos de ~ilos con c~ntaci6n comun es necesario revisar las posibili-dades de tener vacios uno 0 varios silos del grupo.

2 .6 EV AL UA CI ON DE A CC IO NES V AR IA BL ES

1.2.12


21/81

C . l .T a b l a 1 . 2 V A L O R E S N O M I N A L E S D E P E S O S V O L U M E T R I C O S Y

A N G U L O S D E F R I C C I O N

M A T E R I A L y ~ K S i l o d e C o n c r e t o S i l o d e A c e r o( T / m 3) ~I f c ~ ' A f Ac

C e m e n t o 1 . 5 0 3 0 0 . 3 3 2 9 0 . 5 5 2 9 0 . 5 5C a r b d n 0 . 8 4 3 1 0 . 3 2 3 0 0 . 5 8 1 8 0 . 3 2C o q u e 0 . 4 6 3 5 0 . 2 7 3 6 0 . 7 6 2 2 0 . 4 0A r e n a y G r a v a 1 . 8 0 3 5 0 . 2 7 2 8 0 . 5 3 2 0 0 . 3 6M a f z 0 . 7 4 2 4 0 . 4 2 1 9 0 . 3 4 1 9 0 . 3 4T r i g o 0 . 8 7 2 1 0 . 4 7 2 2 0 . 4 0 2 0 0 . 3 6F r i j o l 0 . 7 6 2 7 0 . 3 8 2 0 0 . 3 6 2 0 0 . 3 6C h f c h a r o 0 . 8 4 2 2 0 . 4 5 1 4 0 . 2 5 1 4 0 . 2 5C e b a d a 0 . 6 6 2 4 0 . 4 2 2 0 0 . 3 6 2 0 0 . 3 6A v e n a 0 . 4 6 2 4 0 . 4 2 2 2 0 . 4 0 2 2 0 . 4 0L i n a z a 0 . 6 9 2 1 0 . 4 7 2 0 0 . 3 6 2 0 0 . 3 6

y = p e s o v o l u m e t r i c o d e l m a t e r i a l a l m a c e n a d o~ = 4 n g u l o d e f r i c c i o n i n t e r n a d e l m a t e r i a l a l m a c e n a d oK = t a n 2 ( 4 5 - , / 2 )t i c = 4 n g u l o d e f r i c c i o n e n t r e e l m a t e r i a l a l m a c e n a d o y l a s p a r e d e s d e ls i l o ( c o n c r e t o 0 t a b i q u e )" A = 4 n g u l o d e f r i c c i o n e n t r e e l m a t e r i a l a l m a c e n a d o y l a s p a r e d e s d e ls i l o ( a c e r o )fc = t ~ n , Icf A = t a n , ' A

1.2 .13


22/81

c.~.2.6.1 CARGAS VlVAS

2.6.1.1 Regl~entos del Di~tritQ ~ederal y Estatales

Se consideran tres valores nominales de carga viva, los cuales estan dados porunidad de area en funcion del destino del piso 0 cubierta en cuestion, como seindica en la tabla 1.3, donde A representa el area tributaria, en metros cua--drados, correspondiente al elemento que se disena.

La carga viva unitaria maxima, w , deb era emplearse para el diseno estructuralmpor fuerzas gravitacionales y para calcular asentamientos inmediatos, como losque ocurren en suelos muy permeables (arenas y gravas) 0en los no saturados;aS1 como en el diseno ante cargas gravitacionales de los cimientos que se apo-yen en estos materiales.

La carga viva unitaria reducida,.w , debera emplearse en los disenos por sismoay por viento, aS1 tambien cuando se revisen distribuciones de carga mas desfa-vorables que la uniformemente repartida sobre toda el area.

La carga viva unitaria sostenida. w, debera emplearse en el calculo de asenta-mientos en materiales poco permeables (limos y arcillas) saturados, aS1 como -en el diseno ante cargas gravitacionales de los cimientos que en ellos se apo-yan, cuando el diseno esta regido por el efecto de asentamientos diferenciales.

Cuando el efecto de la carga viva sea favorable para la estabilidad de la es--tructura, como en el caso de problemas de flotacion y volteo. su intensidad seconsiderara nula sobre todo el area, a menos que pueda justificarse un valor -m ini mo p ro bab le.Durante el proce~o de construccion deberan tomarse en cuenta las car gas vivastransitorias que puedan producirse; esta~ incluiran el peso de los. materialesalmacenados temporalmente, el de los yeh~culos y equipo, el del colado de ---plantas superiores apoyadas en la planta que se analiza y del personal necesario, no siendo este ultimo peso menor al de la carga viva que se especifica p~ra cubiertas y azoteas con pendiente no mayor de 5%.

1.2.14


23/81

c.I.TA II ,A 1 .3 CM&AS Y I 'AS U Ii TAR IAS l IE D ISUO ( II EI II JI DTO D E I . D IST. ITO F E II E_ )

DlSth.. del plIO 0 cubl.rtI w w . w . (llSERVACIOIIStol.' ta/.. - ta/rHobltlchln (clSu-h.blt.cl6n ..... r_i ... tos,

Po r 10 lle nas en u n. esta ncia 0 S41la-cOll l ! 'dorI. de 1.s que contribuyen I 1. Clrg. de un. y!_ivienclls, dof'llitorios. cuartos de hotel, in 120 42OA-t ga, (oh ....' U otro elemento estructural deternaclos de escuelas, cuarte les. dreeles, = - 70 to un. clu-habit.ci6n, edificio de apart...ie~correcc1on.les. hospitales y 51.i1ares), - - tos 0 S111ilir, debe co"siderl"~e par. dise-oficl" .... de .... cho. 1aboratorio s , fto estructural w ilt :: l50,tll/lll 'j en las de_5 segUn correspond 1 ire. tibutAri. encuesti6n.II. ~~!:!:~~ . : f r u l ! : " ; S~:j!!: . ~~~!.IIbre .1 pUblico).

C. 1Ido si nell no .a. de 200 r de 4re. 150 Z O O A " t,bit.bl. w 1 5 0C"ndo sir ....... un 4.... habitable . u p e - - - 150+ 400A-tior I 200 ~ e inferior I 400 , . : z 4~ 150Cuando 51 ryen a 400 ",2 0 rnas de ~I" ' I! I habi 150 600A-table 0 I un 1ugar de reun;c;n - 40 15 0III. ' : ~ ~ : ~ a ~ f e ! ~ r e se reunion sin Is1entos - 40 35 0 45 0

Las carqas especificadas no incll.lyen el POso de euros divisorios de tabique "i de o=-tros Nteriales de peso comparable. ni decortinajes en salas de especUculos, archiY OS importantes 9 ce jas fuertes. 1 tbreros IY . Ot,..,. IIl911re. de reunl6ft (telRplos. cines. tea st.mamente pes ados ni e 1 de otros objetos tros. g1.... 5105. silanes de bai le, restauran=- 40 250 .m no usuales . Cuando se ereveen tales cer-etest biblioleus. luu, salas de juegoy si- gas debet -an disen arse element os estj uctur~.n.re~1 les destinaoos a ella. espec1 +tcarve en --l o s p l a n o s e s t r - u c t u r e l e s Y . m e d i a n t e p la c a sID I!tali cas col ocadas en lugares facilmentevisibles de l e construction. senalarse SUubicac'i6n y carga oermisibl e.Atendiendo a1 des t tnc del piso se fijarii -la carga unitaria nominal ' 1 1 1 m . Que corres--

f. eo.ercios. flbriclS lbode!!. panda a un area tributaria eenor de 20 m 2 tArea tri ....uM. h.st. de 20 r Q.8 w, . 0.9 w ,. "" 1a que debera especificars-e en los planusestructurales yen pl e cas meUlicn coloc!Area tri ....uri. _lor de 20 .' 0.7 w , . . 0.8w m 0.9 w m das en lugares fiicilmente visibles,de la -construcci6n. La carga W tn sera mayor de -350 kg/m2 en todos los casas. Cuando se .-prevean cargas concentradas importantes sedebe praceder como se especi fi ca en iY.

W m = presion en el fonda del tan que 0 cis-YI . T!!!!I!!!Sl cistern .. 0.7 wil 0.8 w m w" terna, correspondiente a 1 tirante maximo -posibl .

las cargas vivas en estas cubiertas y azo-teas pueden 'df serinui rse s imediante 110ra -deros adecuados se asegura que el nivel - -maximo que puede a 1canzar e 1 agua de 11 u--via en caso de que se taoen las bajadds nooroduce una carga viva superior a la pro---puesta. pero en ningun case es t e valor seramenor que el carrespondiente a I especi fi ca-do para cubiertas y arotee s can pendiente -miI.yor de cinco y menar de 20 POI"ciento.'II. Cublertls l notH' con ~ndiente no "l!1r de 15 70 100~ Las cargas vivas espec ii cedas para cubier-tas y azoteas nO-1 n cl uyen ~as cargas produ-eidas POI" tinacos y anuncios. [sti ls deben!>r"everse POI" s eparado y especifiearse en --los planos estructura les.En et alSefto de pretiles de cubiertas, azo-teas y barandales para escaleras , rampas t -pasillos y balcones. se supondra una cargaviva horizontal no nenor de 100 kg/m actuando ~1 nivel y en 1a direcei6n mas desfavor~b les ..~dicionali'"ente los elelTentos de las cubitI'"VIII. Cubfertas y .lZoteas con pendiente mayor de 5% 5 z o 6~ tas deberjn revts arse con una earga coneen1nor de 20J trada de 100 kg en 1a posicion mas cr r t t ce",s l fsu resulta mas desfavorable que ]a --carga ...,i forme especi fi cada.Adem&s. en el fondo de los va l I es de techos

I X . Coblertls y azote con pondie.te .. yor de 201 5 20 30 inclinados se considerar,) una carga, debi-d. al granizo, de 30 kg POl" c ada metro cua-drado de oroyecc itSn t1ori -zon ta l del techo --que desag\ie haci e e l valle. (vease tat Jlb lenobservacion anter ior) .X. Volados en vfa 2ubl1C1 {lDIrquesinas. ee tcoees y 15 70 100slmt1aresXI . Girajes y estacionall lientos (para autonlOviles - MAs una c~ncentrac;6n de 1.S ton en e1 lu--e)(clusiYllWente 40 100 150 gar m.is desfavorabl e del JIIiemb ro est ructu--re 1 de Que se trate.X I I . Anda.ios y cillDra p.r. concreto IS 70 100 Mh una concentraci6n de 100 kg en e l lugar"",S desfavorable.

1.2 .15


24/81

C.l.

Tabla 1 . 4 C A R G A V I V A M I N I M A U N I F O R ~ E M E N T E D I S T R I B U I D A ( k g / m 2 )( A N S I A 5 8 . 1 )

O C U P A C I O N 0 U S O

S a l a s y o t r o s s i t i o s d e r e u n i 6 n- c o n a s i e n t o s f i j o s . 2 9 5- c o n a s i e n t o s m 6 v i l e s 49 0- p l a t a f o r m a s y r a m p a s 49 0B a l c o n e s ( e x t e r i o r e s )- e n c as a s - h a b i t a c i o n s o l a m e n t ey c o n a r e a m e n o r d e 10 m 2 295B o l i c h e s , a l b e r c a s y a r e a s d er e c r e ac i o n s i m i l a r e s 370C o r r e d o r e s- e n e l p r i m e r n i v e l 49 0- e n o t r o s n i v e l e s , l a m i s m a c a Eg a q u e e l a r e a h a b i t a b l e a q u es i r v e n , e x c e p t o c u a n d o s e i n d iq u eS a l o n e s d e b a i l e 49 0C o m e d o r e s y r e s t a u r a n t e s 49 0G a r a g e s- a u t o m o v i l e s d e p a s a j e r o s 245- a u t o b u s e s y t r a i l e r s . v e a n s e -l a s e s p e c i f i c ac i o n e s d e A A S H T UG i m n a s i o s 490H o s p i t a l e s- l a b o r a t o r i o s y q u i r 6 f a n o s 2 9 5- d o r m i t o r i o s y c u a r t o s p r i v a d o s 19 5- c o r r e d o r e s n i v e l e s s u p e r i o r e s 39 0B i b l i o t e c a s- s a l o n e s d e l e c t u r a 2 9 5- l i b r e r o s { l i b r o s y e s t a n t e r i a .1 0 5 0 k g / m 3 p e r o n o m e n o s d e : 7 3 0- c o r r e d o r e s n i v e l e s s u p e r i o r e s 3 9 0F a b r i c a s- m a n u f a c t u r a l i g e r a 610M a r q u e s i n a s 36 5

1.2 .16

~ A R G ~V I V A O C U P A C I O N 0 u s a

E d i f i c i o d e o f i c i n a s- o f i c i n a s 245- a r e a s p u b l i c a s 49 0- c o r r e d o r e s n i v e l e s s u p e r i ~r e s 39 0- ( a r c h i v o s y c u a r t o s d e c o m -p u t ad o r a r e q u i e r e n m ay o r e sc a r g a s )R e c l u s o r i o s- c e l d a s 1 9 5- c o r r e d o r e s 49 0C o n s t r u c c i o n e s r e s i d e n c i al e sm u l t i f a m i 1 i a r e s- a p ar t a m e n t o s p r i v ad o s 1 9 5- s a l a s p u b l i c as 49 0- c o r r e d o r e s 39 0C a s a s - h a b i t a c i o n- p r i m e r n i v e l 1 9 5~ s e g u n d o n i v e l 14 5H o t e l e s- c u a r t o s d e h u e s p e d e s 1 9 5- s a l o n e s p u b l i c o s 490- c o r r e d o r e s a s a l o n e s p u b 1 1 .c o s 490- o t r o s c o r r e d a r e s 39 0E s c al e r as y s a l i d a s 490B o d e g a s- m a t e r i a l e s l i g e r o s 610- m a t e r i a l e s p e s a d o s 1220T i e n d a sm e n u d e o- p r i m e r n i v e l 49 0- o t r o s n i v e l e s 365m a y o r e o 61 QT e a t r o s- p a s i l l o s . c o r r e d o r e s y ~ e ~t i b u l o 4 9 0- n i v e l e s s u p e r i o r e s 295- e s c e n a r i o 7 3 0P a t i o s y t e r r a z a s p a r a p e a -t o n e s 49 0

C A R G AV I V A


25/81

c.r.T a b l a 1 . 5 C A R G A S V I V A S C O N C E N T R A D A S

( A N S I )

P I S 0 C A R G A(kg)

S i s t e m a s d e p i s o a l i g e r a d o s 90( e n u n ~ r e a d e 6.5 c m 2)P i s o s d e o f i c i n a 910P a s i l l o s 3650E s c a l o n e s ( e n u n a r e a d e 25 135c m 2 en e l c e n t r o d e l e s c a l d n )

E s t a c i o n a m i e n t o sP ar a a u t o m 6 v i l e s e x c l u s i v a - - 910m e n t e ( e n u n a r e a d e 130 c m 2)E n e s t r u c t u r a s e l e v a d o r a s s i n 680p l a t a f o r m a ( p o r r u e d a )

P a r a c a m i o n e s 0 a u t o b u s e s M a x i m a( e n u n a r e a d e 130 c m 2) c a r g ad ee j e

C u b o s d e l u z y n e r v a d u r a s de - 90t r a g a l u c e s


26/81

C . I .

2.6.1.2 Normas ANSI

a) V a10res N omina1es

Los va10res de cargas vivas que deberan considerarse en e1 diseno de estructu-ras seran los va10res maximos probab1es de producirse durante 1a vida uti1 de1a estructura, pero en ningun caso se consideraran menores que los estipu1adosen 1a tabla 1.4.Los pisos deberan disenarse para sopor tar 1a carga viva de la tabla anterior,uniformemente distribuida, 0 la carga concentrada de la tabla 1.5; l~ que de -1ugar a los efectos mas desfavorab1es. A menos que se indique 10 contrario, lacarga concentrada se considerara aplicada sobre un area de 0.25 m2 y su localizacion sera tal que produzca las maximas condiciones de esfuerzo en los miem--bros estructurales.

Los baranda1es de esca1eras y balcones deberan disenarse para resistir un emp~je vertical y otro horizontal, ambos de 75 kg/m, aplicados en la parte supe---rior del barandal.

Todo nudo de la cuerda inferior de una armadura para techo, 0 c ua lq ui er p unt ode un elemento estructural primario quesoporte techos de estacionamientos, f!bricas 0 bodegas, ~ebera ser capaz de soportar una carga concentrada no menorde 910 kg.

b) Reduccion de carga viva

En elementos estructurales que soporten un area tributaria de J4 m2 0 mas, donde actue una carga viva de 490 kg/m2 0 menor, podra reducirse la carga viva dediseno a razon de 0.08 por ciento por cada 0.1 m2 de ~ tributaria. Esta rereaduccion no es permisible cuando se trate de una area de reunion publica 0de -estacionamiento,ni para cubiertas. El porcentaje de reduccion de carga viva nopodra ser mayor que el 60%, ni que el valor R dado por

R = 23 (1 + r )1.2.18


27/81

C.!.

donde

R pOl"centaje de reduccion de carga vivaD carga muerta por unidad de area soportada por el elementoL carga viva por unidad de area soportada por el elementoPara cargas vivas mayores de 490 kg/m2 no se permite reduccion, excepto en lascargas vivas de disefio para columnas que podran reducirse en 20%.

2 .6.2 D EFO RM AC 10N ES 1M PU ES TA S

Las deformaciones a que se refiere este inciso comprenden:

a) H undi mi ento s di fer enc ialesb) Efectos de cambio de temperaturac) Efectos de contraccion por fraguadod) Deformaciones impuestas por el proceso constructivo

Los criterios aqu1 expuestos para estos conceptos, normaran el tratamiento quese de a deformaciones impuestas no cubiertas expl1citamente.

2 .6 .2 .1 H undi mi ento s di fer enc iales

Para el calculo de hundimientos debera consultarse la seccion del manual co--rrespondiente a cimentaciones. Los efectos de hundimientos diferencia1es comoacciones en 1a estructura podran omitirse cuando no se excedan los va10res dados en 1a tabla 1.6 0 bien en cua1quiera de los siguientes casos (segun e1 Reglamento del D istrito Federal).

a) Cuando e1 maximo hundimiento ca1cu1ado no exceda de 2 cm, siempre que e1 -sue10 sobr~ e1 que se apoye 1a construccion no posea marcadas heterogenei-dades en p1anta y no contenga arci11as expansivas.

b) Cuando toda 1a construccion se apoye en roca sana, 0 en sue10 cuyo nGmerode golpes por cada 30 cms de profundidad, en prueba de pene~racion estan--dar, sea mayor de 20 desde 1a superficie de 1a construccion hasta 1.5 ve--

1.2.19


28/81

c.r ,

T a b l a 1 . 6 H U N O U l I E N T O S O IF E R E N C IA L E S T O l E R A B L E S E N E S T R U C T U R A STipo d strue tura Hundirr iento c i f e r e n c : i a I tdenlbIe O b rvac ion ..

TCIIIIP!s estoc: ionarios de o cer o p a ro (U li do de s e n r od ia ne s d e la p en - V a I o r e s apIicodos OtJnquesSOM bose flexi-o lm ac en am ie nto d e p elr6 1e a a a lg Un d ie n te d e l p e rf il d e a s en tom il nt o ble. La s I os as r ig id as p ar a l a base no perrni -otroflu ido. 0.008 tirO n lo s asent am ien tos s iI .f iau ron ien ta yE xtre ma fijo 0.002 a 0.003 pondeo Ioco l .E xt rem o mo vi l (dependiendo.de lo s detalles de Iat ap a f lo la n te ).

c ; u ( o s para o rd as m 6 vil es Va lo r t omado l on gi tu di na lmen te a 10a rg o0.003 d e l a g uf a. E I h u nd im i en lO en tr e g u f a s gent-ra im en te n o rig e e l p ro ble ma .l .oIo de c in e nl oc :iO n c ir cu la r 0 z apa ta s 0.002o nU artl r rg id os p ara e str uc tu ra s rlq i- (p en die nle tro ns lle fS ald e cim en -das e sb tl ta s y a lt as c om o to rr es ,l il os , tac iones r iC;a idas ) .t an qu e s d e ag ua .

La m da im a va ria c io n a ngula r e n la jun-0.015 ta IS genera lmente de 2 a 4 veces 81T ub er ia . fo rz ad as d e c on cre to c an ( \1 I I ri o c :i d n . del c i r 9 I I o en I I1CI jInIa pro me dio de la s pe ndie nte s de l pe rfil de

juntas . en radiants). h un dim ie nt o. E I d on o 0 I a j un ta dependede Ia extens iOn long itud ina l .Marcos de a c : e r a hos ta 4 pisos de 4 if 0.006 n= num era de pis os14p iSOl , I5 Iim os p is os . 0.006(1 .255-0.063 6n )0.0018Marc:OI de c on cre to h as ta 4 p is o, de if n=nu .n .r o d e p is o s.40 1 4plsos,150 mas pisos 0.004 Oebe rOn tomb iln ona li zo rse la s e fe cto s d e0.004(1.255-0.0636n) tado increm ento sem anol en el hundim enlo0.0012 superior 0 0.0 02 v ec es Ia d is la nc ia e ntr e. c o klmna s .[s tr uc tu ro s d e o ctro d e 1 02 p la nta s, La p re se nc io d e q ro os m 6v ile s y de l ineasC II 'I II ad ur a . p a ra t tc ho ,amocen es c on 0.006 a 0.008 d e t ra sm is io n p ut de n li mi to r e l h un dim ie n-mu ro s f le x ib le s . t o t o le rabi t.

C ola s de 1 02 planta s co n m uro s de - ~ mayores son t o lerob les Iia m a yo rC G " Q O S de ladr il lo yes t ruc : tu ros l i o e r a s 0.002 a 0.003 p a rt e d e l h un dim ie n lo o c ur re a n te s d e com-p II ta r II o ca ba do il te ria r.E lt ru ct ur os c on o cobado i nt er io r 0ex - Oe tp tl 'f ec to s e n 10e s tr uc tu ro pueden l imi-l e ri o r l ll la t ivamente in sens ib le, como 0.002 Q 0.003m omp as te ri a e n sec:o, pan ti es mOv i les to r lo s h II Idm ie n to s t ol er a bl e .a de vidrio .E ltr uc tu ro s c on a co bo do i nt er io r 0ex - Vo lo re s mayor es s on t ol er ab le . Iia mayorterior sens ib les ,eoma yeso,p iedra 0.001 0 0.002 parte del hunclmiento o c : u r r e o nt es d e tl r-~tol,tejo. minor Ia obro.E lt ru c tu ro s r !g id o s de concreto peso- Do ii as 0 1o cobodo i nt er io r 0 01ex te r io r pu t-do de va r los p lon tas sabre 1050de cl - 0.0015 ~ lim ito r las hund imien tos to Ierab les .m en to ciO n IS tru ctu ro do d e! l.2 0mde apesor.

EIhund im ient o d i fe renc io l t o le rab le IS e. -Hundim ie t o d i fe renc :i o I de l p re sa do e n " rm in os d e 1 0p en die nte de II . E.tructuro L;lc.ntro. perfi I de t uld im ient a .Vo la r d eO .OO I : I cmdel ul dim ie n to d if er e n-"", :::-. . . .-~--' cio len 9.60m d. dilton-Perf i l de I ul dim it n t o. cia.--dlent. prom .dio de l Valor de0 . 00 8=8 cmde t ud im ie nt o e li te re n -perfil d . i lu nd lm i en to . c lo l e n 9.6Om de dia1Oncio.

"So il Mechanics, Foundations, ond Earth Structures", De8l9n Monuol, Novdocks,DM -7, D eportm ent o f the Novy B ureou of Y ardsond Docks ,pp 76-8,tobIcl6-1 Re9l0mento l E lto ta l ...


29/81

C.l.

ces el Rncho de esta y que dicho ~uelo no contenga arcillas expanS1vas.c) Cuando l~ experiencia local con construcciones semejantes a 1a que se pro-

yecta, 0mas vulnerables a los hundimientos que esta, es abundante e ind~-ca que los hundimiento~ diferenciales carecen de imoortRncia.

2.6.2.2 Deformaciones producidas por c~bios de t~peraturaLos efectos por cambio de temperatura podran omitirse en estructuras cuyas di-mensiones no excedan de 30 m, en cualquier direccion, si todos sus miembros estructurales son de ejes rectos y si las losas de concreto mas directamente ex-puestas a la intemperie estan protegidas al menos por un enladrillado. Cuandose trata de elementos estructurales de acero, el limite citado para las dimen-siones podra incrementarse en 50%.Los elementos estructura~es que se encuentran en contacto con ambientes de temp er at ur a c on tr ola da 0 excepcional, tales como tanques, homos y frigorificos,merecen consideracion especial en el disefio por efectos de cambio de temperat~ra.

a) Cuantificacion de los efectos por cambios de temperatura

Para la evaluacion de estos efectos, se cuantificaran primero los cambios totales en longitud y curv~tura de los miembros estructurales sin considerar res--tricciones debidas a otros miembros y/o aooyos. Conocidos estos cambios totalesde los miembros individuales, se proced-era al analisis de la estructura como -conjunto, debiendose satisfacer las condiciones de equilibrio y compatibilidad.El comportamiento de la e~tructura podra suponerse elastico lineal 0 elastopla~tico si el tiempo nQ interviene Como variable, 0 bien viscoelastico 0 visco---plastico en caso que el tiempo ~ea considerado.Para el calcuio de cambios totales de long;i,tudy curyatura de miembros individuales,podran emplearse analisis de flujo drmico Que consideren J.as propie-dades termicas y grados de exposicion de los elementos estructurales, 0 las -expresiones siguientes:

1.2.21


30/81

donde

AL2lLlAT2l =C

C.!.

cambio total en longitud de un miembro al cambiar su temperatura m~dia de un valor Tl a otro T2longitud del miembro a la temperatura media TlT2 - TI, incremento de temperatura mediacoeficiente termico de expansion lineal. En la tabla 1.7 se consi~nan valores de C para materiales comunes. Para otros materiales sesupondran valores que, segun pruebas de laboratorio, sea poco pro-bable que sean excedidos.cambio total en curvatura de un miembro al cambiar su gradiente me-dio de temperatura de uri valor AG1 a uno AG2AG2 - bal incremento del gradiente medio de temperatura

T a b l a 1 . 7 C O E F I C I E N T E S T E R M I C O S D EE X P A N S IO N L I N E A L .M A T E R I A L C O E F I C I E NT E CO r C )

A c e r o 0 . 0 0 0 0 1 2 0C o n c r e t o 0 . 0 0 0 0 1 4 3M a m p o s t e r i a 0 . 0 0 0 0 0 5 5d e l a d r i l l oM a m p o s t e r i a 0 . 0 0 0 0 0 6 3d e p i e d r aA l u m i n i o 0 . 0 0 0 0 2 3 1

En el caso de elementos estructurales expuestos directamente a 1a intemperie,para establecer los valores de AT21 y AG21 podran a~licarse los criterios ex---puestos en 1a tabla 1.8.

1.2. 22


31/81

c.r.T a b l a 1 . 8 ~ R I T E R I O S P A R A D E T E R M I N A R L O S I N C R E M E N T O S D E T E M P E R A T U R A Y G R AD I E NT E D E T E M P E R A T U R A M E DI O S P A R A E L E M E NT O S E S T R U C T U RA L E S E X P U E S T O SD I R E CT AM E N T E A L A I N T E M P E RI E

C A S OE s p e s o r d e l e l em e n t o , c m s . ( e ) -

I n c r e m e n t o d e -t e m p e r a t u r a m e -d i a . f l T 2 1

I n c r e m e n t o de g r a -d i e n t e m e d i o d e - -t e m p e r a t u r a f l G 21

I T o d a s l a s c a r a s -e x p u e s t a s a 1 m e - -d i o a m b i e n t e , p e -r o n i n g u n a r e c i b ed i r e c t a m e n t e l o sr a y o s s o l a r e s .

e s 10 1 . 2 V m a ooz 5 0 0 . 3 6 V m a

105 e 5 50 I n t e r p o 1 a r 1 i - - -n e a 1 m e n t e e n t r el o s val o r e s a n t er i o r e s . -C a r a e x p u e s t a - -b l a n c a : 1 . 5 V m aC a r a e x p u e s t a d ec o l o r . 2 . 0 V m aC a r a e x p u e s t a - -b l a n c a : 0 . 4 5 V m aC a r a e x p u e s t a d ec o l o r , 0 . 6 0 V m a

I I T o d a s l a s c a r a s -e x p u e s t a s a 1 m e - -d i o a m b i e n t e , y -c u a n d o m e n o s u r ; ar e c i b e d i r e c t a m e nt e l o s r a y o s s o l ar e s ( s i n e s t a r - ~p r o t e g i d a a 1 m e n o sp o r u n e n l a d r i l l a -d o )

e ~ 10

e ~ 5 0

o

V m ae

0.3 V m ae

10 < e ~ 5 0

1.1.23

I n t e r p o 1 a r l i n e a l m e n t e e o t r e l o sv a 1 0 r e s a n t e r i o r e s .V m a : V a r i a c i o n m a X l m a a n u a l d e t e m p e r a t u r a e n e l s i t i o d e l a o b r a .P u e d e c o n s i d e r a r s e i g u a l a l a t e m p e r a t u r a m a x i m a d e l m e s m a s c a l u r o s o m ~n o s t e m p e r a t u r a m i n i m a d e l m e s m a s f r I o , l a s c u a l e s p u e d e n o b t e n e r s e d em a p a s d e i s o t e r m a s , c o m o 1 a s fi g u r a s 1. 1 Y 1.2 .


32/81

c.x

cI Ii1 0

~8 I5 3 I~ c 5j i~;~8i~,Z 5

1.2. 24


33/81

c.r.1 : ~

~C I:IICII:

;:)"'0 I_11:11:~IL.::10IIICI-:f~;+ - ~ _ ,s ~: I U~a :I-UI0~:~

"I ~,~.

;

~Ke= -I!

; ICO O

1.2.25


34/81

C.l.

2.6.2.3 Efectos de contraccion por fraguado

Los efectos de contraccion por fraguado en estructuras de concreto deberan su-marse a los provocados por cambios de temperatura. En los casos en que estos -puedan omitirse, aquellos tambien podran despreciarse.

En elementos de concreto reforzado, la contraccion unitaria puede estimarseconservadoramente de acuerdo a la tabla 1.9, 0 en un analisis mas detallado segUn la tabla 1.10.

T ab l a 1 . 9 C O N T RA C C I O N U NI T AR I A A P RO X I M AD AE N E L E M E N T O S D E C O N C R E T O R E F O R Z A D O

C L I M A C O N T R A C C I O NU N I T A R I A0 . 0 0 0 2u m e d o

M o d e r a d o 0 . 0 0 0 3

S e e o 0 . 0 0 0 4

2.6.3 ACCIONES DINAMICAS DEBIDAS A MAQUINARIA Y EQUIPO

(Vease tambien en el manual, Seccion de Estructuras, el capitulo C.2.2 correspondiente a D iseno Estructural de C imentaciones) .

En el.diseno de estructuras que alojen 0 esten proximas a maquinaria 0 equipolos efectos dinamicos de la operacion de estos deberan considerarse como ac--ciones y verificar que debido a elIas la estructura no incurra en estado limite alguno, ya sea de seguridad 0 de s er vi ci o.

En particular, si la funcion principal de la estructura es la de servir de apyo a una maquina, en el diseno se conside~ara como estado limite cualquier -co mpor.amiento es tructural que i mpida 0 limite el correcto funcionamiento de -esta.

1.2.26


35/81

C.l.T a b l a 1 . 1 0 E S T I M A C I O N D E L A C O N T R A C C I O N U N I T A R I A E N E L E M E N T O S D E C O N C R E T O

EL EM E NTO ESTRUCTURAl CURVATURAO NT RA CC IO N U NIT AR IAElemento de concreto simple cuyas caras estan expuestas sensiblemente a--las mi sm as co ndic iones atmo sf er ic as .Pavimentos de concreto simple, de espesor h, con cara inferior en contacto con e1 suelo que puede estar hGmedo la mayor parte del tiempo.Elementos reforzados con n(p-p') 30 U U 1 0 16\ K=0.32!!t..D(p-p')caras expuestas sensible = f 1+O.02np'- aJmente a las mismas condi r - - - - - - - - - - - ~ - - - - ~ ( ~ - , - 1 - - ~ - - - - ~ ) ~ ~ - - - - - - - - - - - - - - - - -ciones atmosfericas. - n(p-p') -30 U=Uf 1+0.02np,-0.5 K=Uf/D

Evaluacion de B2:C alculese ht = 2AA/p y obtengase B2 de la grafica.Evaluacion de B1:

1/2B1 - C(0.5 + 025 r )donde:r; revenimiento en centlinetrosC; de acuerdo con la tabla a- 1.6Br=2::,--r--"'T'"------"'T'"-----"'T'"-----r-------.nexa. .Exposicion Humedad C A 1relativa 1.2 f\En el agua -0.0001 30.0 r zuy hGmeda 90% 0.0001 5.0 ~Humedad mo 0.8- 70% 0.0002 1.5derada 0.75 - . . . . . caSeca 40% 0.0004 1.0

ht(cms.)0.4 5 10 20 40 60 80 160

NOTACION:n relacion de mOdulos de elasticidadp 100 Aa/bdp' 100 Aa' /bdp perimetro de la seccion en contactocon la atmosferaUf c on tr ac ci on u nt ar ia

A area de ra seccifintransversalAa area de acero de tensionA'a area de acero de compresionb ancho del elementod peralte ef.ectivo del elementoD altura total del elementoa (np-np,)l/3

1.2.27


36/81

C.1.

2.6.3.1 Vibraciones de maquinaria

Toda maquinaria en operacion produce vibraciones que son transmitidas a su es-tructura de soporte, a la cimentacion sobre la que esta desplantada y al terreno vecino. Para fines de diseno escructural estas variaciones pueden clasifi--carse, de acuerdo a su duracion, en:a) Vibraciones transitorias; debidas principalmente a fenomenos de tipo impul-

sivo, como los que se presentan en la operacion normal de maquinas de impacto, tales como martillos mecanicos, y en el inicio, termino y cambios de re~imen de operacion de maquinas rotatorias y reciprocantes.

b) Vibraciones estacionarias; producidas por fenomenos de caracter repetitivo,como los que ocurren en la operacionnormal de maquinas rotatorias y reci--procantes. Estas vibraciones conviene subdividirlas, de acuerdo a la velocidad de operacion de la maquina, en de alta y baja f recuencia.

Los criterios de diseno estructural y las acciones ( fuerzas perturbadoras) quepara el se empleen dependeran del tipo de vibracion producida por la maquina--ria.

2.6.3.2 Evaluacion de acciones de diseno

Cuando en el diseno estructural se consideren acciones debidas a maquinaria,deberan seguirse los criterios establecidos por el fabricante del equipo, yaque estos pretenden garantizar un cor recto funcionamiento y minizar los efec-tos inducidos. Solo en los casos en que no se disponga de dichos criterios, 0e stos se an i ncomp letos 0insatisfactorios, deberan adoptarse otros, los cualeshabran de basarse en un modelo, anal{tico 0experimental, del movimiento de -la maquinaria.

Maquinas de impacto:

En general, en el caso de maquinas de impacto, para determinar las acciones dediseno se requiere de consideraciones de impulso, momentum y cho que inelastic o.

1.2. 28


37/81

C.!.

El amortiguamiento de vibraciones en la estructura y suelo es una variable im--portante de diseno. 8i esta es suficiente para disipar la energia de un impactoantes de que se presente el siguiente, es aceptable un analisis estatico multi-plicando el peso total de la maquinaria por un factor de impacto.

Los principales datos que es necesario recabar para determinar las acciones eneste tipo de maquinas son los siguientes:

- Peso de la cabeza que golpea- Peso y dimensiones del yunque- Arreglo de pernos de anclaje del yunque- Altura de caida (en martillos de caida libre)- Rebote

Ad emas, en los martillos de aire ode vapor se requiere de:

- Carrera del embolo- Presion media del embolo

Area del embolo- Energia de impacto

Haquinas reciprocant~s:Las maquinas reciprocantes producen, en general, vibraciones estacionarias -de baja frecuencia. En elIas, las acciones perturbadoras son fuerzas de inercias producidas por los movimientos de translacion de los emboios, de rota-~cion de las manivelas y plano de las bielas.

Para determinar estas acciones son necesarios.

- Peso de las. partes fijas- Peso y dimensiones de las partes mOviles- Velocidad de operacion- Geometria del ciguenal

1.2.29


38/81

C.l.

- Orden de encendido de los cilindros

Las estructuras de soporte para estas maquinas deben disenarse de manera quesus rrecuencias de vibraci5n no coincidan con las de operacion de la maquinaria.

}~q uinas r otator ias:

Las mnquinas rotatorias inducen vibraciones estacionarias de alta frecuencia.Las acciones perturbadoras en elIas son debidas, princina1mente, a excent~icioRdes accidentales en e1 rotor que. durante 1a operaciOn normal, dan origen afuerzas centrrfugas. Tambien, en los procesos de arranque y frenado, a1 va---riar lavelocidad d~ rotacion de 1a maquina. se inducen fuerzas dinamicas decaracter transitorio. perc de duracion suficiente para poder provo car resonancia. Ademas, en los turbogeneradores, las maquinas rotatorias de mayor inte-res, el paro subito de operacion, debido a fa11as accidentales mecanicas 0 e-lectricas, provoca acciones dinamicas importantes que pueden inc~uso regir e1diseno.

Como en e1 caso de maquinas reciprocantes, a1 disenar la estructura de sopor-te de maquinas rotatorias debe evitarse que las frecuencias de vibracion delsistema de cimentacion coincidan con las de operacion de 1a maquinaria.2 .6 .3 .3 A cciones dinamicas en turbogeneradores

Para el diseno de 1a estructura de soporte de un turbogenerador, puede optarsepor un ana1isis estatico, 0 bien dinamico. En el caso de ana1isis estatico, --las acciones que deben considerarse debidos a 1a operacion son las siguientes:

a) Par normal del generador (M )g

Se ap1ica en 1a direccion de rotacion de la maquina, como un par de fuerzas -vertica1es sobre las p1acas de asiento en las trabes 10ngitudinales de sopor-te del generador. S U valor esta dado por

1.2.)0


39/81

c.r.973 P~ = __ .w..gg N

donde

M par normal del generador, en kilogramos por metro (kgm)gP potencia del generado~ en kilowatts (kW)gN velocidad de operacion de la maquina en revoluciones por minuto (rpm)

b) Par normal de turbina (Mt)

Se aplica en direccion opuesta a la rotacion del eje. En turbinas de baja pr~sion se resuelve como un par de fuerzas verticales, dividiendo Sll v alo r entrela distancia centro a centlo de las placas de asiento en las trabes longitu-dinales. En turbinas de alta presion, esta par se aplica sobre las placas deasiento en las trabes transversales, considerando una distribucion triangular .

.El par normal de turbina esta dado porM = 973 PtNt

dondeMt par normal de turbin~ en kilogramos por metro (kgm)Pt potencia transmitida por cada turbina al eje, en kilowatts (kW)

c) Par de corto circuito del generador (M )cEsta par debe considerarse actuando tanto en la direccion de rotacion del eje,como en la opuesta. Su valor, excepto cuando el fabricante especifica otro, -se estima como diez veces el valor del par normal del generador; es decir

M = 10 Mc g

1..Z.31


40/81

C.1.

donde

Mc par de cor to circuito del generador, en kilogramos por metro (kgm)

d) Accidente dinamico de turbinaEsta condicion accidental se presenta al romperse un alabe en turbinas de bajapresion. SU valor debe ser determinado mediante un analisis dinamico, cuandose cuenta con el modele del rotor proporcionado por el fabricante. En caso deque no se cuenta con dicho modelo, puede emplearse una aproximacion de fuerzasestaticas.

L as acciones anteriores no se analizan independientemente, sino en las siguie~tes combinaciones:

I . Condicion de operacion

1.4 (C + C ) + 1.5 ( M + M + CT ) + 1.3 ( T + S ) + 1.7 Cm v g toedonde

C . carga muerta de estructura y maquinariamC carga de vaciovM par normal del generadorgMt par normal de turbinaCT car gas debidas a tuberiasT efectos termicosoS efectos de contraccionC cargas de expansioneI I. Condicion de corto circuito en el generador

Si el par de corto circuito, M , se considera diez veces el normal del rotorc

1.2.32


41/81

c.r.

C +C +M +C +CT+T +S+Mm v t.e 0 cI II . C ondac L dn de accidente d.inami.coen L a turbina

donde

CDT carga de accidente din~mico en turbina

Al evaluar los resultados de un analisis estatico, debera verificarse que los -desplazamientos relativos obtenidos en los soportes satisfagan los criterios dedeformaciones proporcionados por el fabricante, ya que con ella se garantiza elalineamiento del ej e del turbogenerador para una operacion satisfactoria.

Si para el diseno de la estructura de soporte se opta por un analisis dinamico,se considera que el sistema maquina-cimentacion esta sujeto a vibraciones esta-cionarias provocadas por la accion de una fuerza desbalanceada sinusoidal.

La amplitud y frecuencia de la fuerza desbalanceada depende de la condicion quese considere; los puntos de aplicacion de ella estan dados por el fabricante.

En condiciones de operacion normal, la frecuencia de la fuerza d~sbalanceada -se toma igual a la frecuencia de operacion de la maquina, y su amplitud estadada por

Wr 2F = - wgdonde

F amplitud de la fuerza desbalanceadaW peso del rotorr excentricidadg aceleracion de la gravedadw velocidad de operacion de la maquina en rad/seg

1.2.33


42/81

C.!.Por 10 general, el producto Wr es proporcionado por e+ fabricante en su mode-10 del rotor. Cuando no se cuente con este, el valor d~ diseno de la excentricidad puede estimarse como

500r = 7donde

N velocidad de operacion en revoluciones por minuto, rpm

En condiciones de Arranque y Frenado, tambien se considera un estado de vibra-ciones estacionarias, ya que 1a maquina toma varias horas para a1canzar su ve-locidad normal de operacion iniciando desde cero, y viceversa.La amplitud de 1a fuerza desba1anceada se estima con la misma formula que encondiciones norma1es, pero se cotlsideran varias frecuencias excitadoras. Es-tas corresponden a las frecuencias naturales de respuesta ca1cu1adas para e1sistema de cimentacion; desde 1a primera, hasta un 10% mayor que 1a frecuen-cia normal de operacion de 1a maquina.

En condiciones de Emergencia, 1a amp1itud de 1a fuerza excitadora se obten--dra con el valor de Wr de emergencia, dado por e1 fabricante, en 1a formulaantes dada. Se consideraran como frecuencias excitadoras todas las naturalesde respuesta del sistema, menores que 1a frecuencia de operacion normal de -1 a m aq ui na.

A1 evaluar los resultados de un ana1isis dinamico, se recomiendan las siguie~tes formulas para estimar e1 desp1azamiento permisib1e

En condiciones norma1es

A = 60 efoEn condiciones de arranque y frenado

1.2.14


43/81

C.l.

A _ 180 efon

donde

Ae ~(Wr)/~Wt~(Wr)~fofon

des plazam iento p er mi si bleexcentricidaddesbalance total normal de rotorespeso total de rotoresfrecuencia de operacion de la maquina en ciclos por segundofrecuencia de resonancia del sistema

En condiciones de emergenciat solo los valores de fuerzas y m ome nto s ob ten ido sson significativos. Estos deb en tomarse en cuenta en el disefio final de los e-lementos estructurales. Los desplazamientos bajo esta condicion no deben ser -consider ados.

2.6.3.4 Proteccion de las estructuras contra vibraciones

La maquinaria en opera cion colocada en una estructura 0 en su vecindad puede -inducir vibraciones capaces de poner en peligro la estabilidad de 1a estructu-ra 0 causar danos en los elementos estructurales 0 decorativos, en las instalaciones y equipo delicado contenido en la misma estructura.Estos posibles efectos nocivos deben ser tomados en consideracion en eldisen o , e intentar minimizarlos mediante los procedimientos siguientes, 0 cual---quier combinacion de ellos:

a) Reduccion de vibraciones en la fuenteb ) A is 1ami ento 0 impedimento de la propagacion de las vibracionesc) MOdificaci6n de las caracter1sticas dinamicas de 1a estructura 0 de los ele

mentos asociados a ella.

2.7 EVALUAtION DE ACCIONES ACCIDENTALES

1.2.35


44/81

C.l.2.7.1 S lSM O

La evaluacion de acciones sismicas, asi como las recomendaciones para el analisis y diseno sismico, se consideran en el manual, en la Seccion de Estructuras,capitulo c.r. 3.2 .7.2 V IEN TO

La evaluacion de las acciones del viento, asi como las recomendaciones para elanalisis y diseno por viento, se encuentran en el manual, Seccion de Estructu-ras, capitulo C.l.4.

2 .7.3 N IEV E

En la mayor parte de la Republica Mexicana, los intervalos de recurrencia paraacciones de nieve son largos y, en general, no sera necesario revisar las es--tructuras para los efectos de dichas acciones.

En 10ca1idades donde se estime necesario disenar las estructuras por nieve, p~dra tomarse como carga minima de diseno para azoteas y techos aqu~lla que ten-ga un periodo de recurrencia de 50 anos, pero no menor de 25 kg/m2.

La carga de diseno considerada se distribuira sobre e1 area de la cubierta y -se mu1tiplicara por un coeficiente de nieve, Cn, de acuerdo a como se indica -en las tab1as 1.11 a 1.13. En los casos en que se indiquen dos 0 mas distribu-ciones de carga, para fines de diseno debera tomarse 1a que produzca los efec-tos ma s d esf avo rab 1es .

En cubiertas c1aramente expuestas a la accion de vientos de intensidad sufi---ciente para no permitir 1a acumulacion de nieve, y que carezcan de parapeto, elcoeficiente Cp podra reducirse en 25%. Los casos en donde es posib1e hacer es-ta reduccion se senalan con asterisco (*) en las tablas mencionadas.

2.7.4 O TRA S ACC 10N ES AC CID ENT ALES

1.2.36


45/81

c.r ,TABLA X.II COEFICIENTES Y DISTRtBUCIONES D E CARGA POR NIEVE

FORMA DE LA CUBIERTA

DISTRIBUCION Y COEFICIENTE DE NIEVE

f::j::}}::}}}}>J CASOIIf{~tttJASO 2 2.0*

f : : : : : ~ : ~ : ~ : : : : : : : : : : : : :: : : : : Jc G 1 o.a"Cn a 30Cn=O.B- - ++50VALORES TIPICOS

Cna Protegido Expuestoo Q 3()0 O.B 0.6040 0.6 0.4550 0.4 0.3060 0.2 0.15

~Q9(1 0.0 0.00

SI a L 20 USAR SOLO CASO I

SI a ~ 20 USAR CASOS I Y2 SI h f, I USAR SOLO CASO IT r sCASO I Cn: O.B _ a~30 ++ SI h ~ I USAR CASOS I Y 2T iOCASO2 . - - ~n-1.25 (O.B 50 1+

PARA CUBIERTAS EXPUESTAS A LA ACCION DE VIENTO(VER 2.7.31,TODOS LOSVALORES DE Cn MARCADOS CON ASTERISCO (*) PUEDEN REDUCIRSE-25 POR CIENTO

- + ' + EL TERMINO (a,- 30 I/50 SOLO ES VALIDO SI a > 30

1 .) 17


46/81

c.;!;.TABLA 3:.12 COEFtCIENTES Y OISTRIBUCIONES DE CARGA POR NIEVE


- - -. ._ . . .~

NIVEL INFERIOR DE UNA CUBIERTADE VARIOS NIVELES 0 EN EDIFIC!ClONES SEPARADAS NO MAS DE4.5 m

AREA DE VALLES FORMADOS PORCUBIERTAS INCLINADA5 0 CURVAS

DISTRIBUCION Y COEFICIENTES DE NIEVE* a-3OCn 0.8 - '"50" + +

C ASO 1.-

1 0 1 1CAS02.-

240..!!..Nn 240: < 0.8*240..l!... > 3.0N

*J5AR Cn = 0.8ICAS03.- USAR Cn = 3.0I

II < 1.5m USAR w=3m151 1.5


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c.r.TABLA XJ3 COEFICIENTES Y DISTRIBUCIONES DE CARGA POR NIEVE


CUBIERTA SUPERIOR CON INCLINACIONA UNA CUBIERTA INFERIOR

CUBIERTAS ADYACENTES A SALIENTES

DISTRIBUCION Y COEFICJENTES DE NIEVE

CARGAPOR E~ESLIZAMIENTO :::..CARGA POR SER : i / : : = 'ESTRUCTURAS ADYACENTES :\/ \: ;: :: :: :: :: :: :: :: :.: .: -: .: .: .: .:. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . : . : . : . : . : . ; . : . : . : .PUEDE SUPONERSE RAZONABLE QUE HASTA UN50 POR CIENTO DE LA CARGA DE LA CUBIERTASUPERIOR PUEDE DESLIZAR A LA CUBIERTA IN-FERIOR. SI EL AREA DE ESTA ES PEQUENA ENCOMPARACION A L A D E LA CUBIERTA SUPERIOR,POORA SUPONERSE UNA CARGA MENOR DEBIDO-A LA POCA CAPACIDAD DE RETENCION DE LA-CARGA QUE DESLIZA.

o .e

~....__--lOh- -- iJ M -

Cn: 160 - 2 -

SI 160 A - < O. e* USAR Cn': o.e*SI 160 ~ > 2.0 USAR Cn: 2.0

I < g N 5 USAR Cn: o.s"ISI " L 1.5mSI 1.5f h L 4.5 mSI h' > 4.5m

USAR W: 3 m.USAR W: 2 h.USAR W: 9 m.

h' ALTURA DE LA SALIENTE (m)N CARGA DE NIEVE (kg 1m2)W'LONGITUD DE LA INCLINACION (m)I '.LONGITUD DE LA SALIENTE (m)

* PARA CUBIERTAS EXPUESTAS A LA ACCION DE VIENTO (VER 2.7.3), roDOS LOS VALORESDE Cn CON ASTERISCO (*) PUEDEN REDUCIRSE 25 POR CIENTO

1.2.39


48/81

c . r .Estas son: explosiones, incendios y otras acciones que pueden ocurrir en casasextraordinarios. En general no es necesario incluirlas en el diseno formal, sino unicamente tamar precauciones en la estructuracion y en 106 detalles cons--tructivos para evitar un comportamiento catastrofico en caso de ocurrir talesacciones,En algunas construcciones el riesgo de explosion es significativo. En estoscasos sera necesario considerarlo exp11citamente en el diseno, tomando como base datos de mediciones 0 e st ud io s a naliti co s 0 experimentales sobre la natura-leza de los procesos fisicos que pueden ocasionar la explosion y la evaluacionde sus posibles efectos.

2.8 OTRAS ACCIONESPara acciones no incluidas especificamente en el Manual, las intensidades de -diseno deberan determinarse de acuerdo con los principios generales expuestosen el inciso 2.3.

2.9 PRUEBAS DE CARGA

Cuanco exista duda en cuanto a la resistencia de la estructura para las accio-nes de diseno, 0 en cuanto a los procedimientos constructivos requeridos, seranecesario comprobar la seguridad de una estructuramediante pruebas de carga.Tambien sera necesario ejecutar pruebas de carga en los siguientes casos:

a) En edificios para espectaculos deportivos, salas de espectaculos, centros -de reunion, clubes deportivos, y en todas aquellas construccianes en las --que pueda haber frecuente aglomeracion de personas.

b) Cuando no exista suficiente evidencia teorica a experimental para juzgarconfiable la seguridad de una estructura.

Previamente a la ejecucion de la prueba se debera aprobar el procedimiento deensaye y el tipo de evidencia que se recabara de dicha prueba. Se aplicara lacarga de diseno tal que produzca los efectos mas desfavorables en la construc-

1.2. 40


49/81

C.1.

cion. La prueba de carga puede ejecutarse sobre prototipos 0 modelos de la es-tructura que reproduzcan fielmente las condiciones reales, especialmente la --forma de apoyo y de aplicacion de carga.

No es posible recomendar un metoda general de ensaye para estructuras 0 par--tes de elIas, sino que este debe ser acorde con las condiciones imperantes.

Para verificar la seguridad ante cargas permanentes, la carga de prueba se d~jara actuando sobre 1a estructura por 10 menos veinticuatro horas. Se considerara que 1a estructura ha fal1ado si ocurre co1apso, una fa1la local 0 un in-cremento local brusco de desplazamiento 0 de la curvatura de una seccion. Siveinticuatro horas despues de qui tar la carga la estructura no muestra una r~cuperacion minima de setenta y cinco por ciento de sus deformaciones, se rep~tira la prueba, esperando por 10 menos setenta y dos horas despues de haberseterminado 1 a primera.

Se considerara que la estructura ha fa1lado si despues de la segunda prueba -la recuperacion no alcanza, en veinticuatro horas, setenta y cinco por cientode las deformaciones debidas a esta segunda prueba.

Si la estructura pasa 1a prueba de carga, pero como consecuencia de ello se -observan danos tales como agrietamiento excesivo, debera repararse 10ca1mentey r ef or zar se .

El procedimiento para realizar pruebas de carga de pi10tes se incluye en e1 -capitulo C .2 .2 correspondiente a C imentaciones.

1.2.41


50/81

S E C C I O N C . E S T R U C T U R A S

T O M O I I . C O M E N T A R I O S

T E M A 1 . C R I T E R I O S D E D I S E ~ O

CAPITULO 2. ACCIONES


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CAPITUL O 2 ACCIONES

2. 1 INTRODUCCION 12.2 CL ASIF ICACION 22.3 V AL ORES DE DISENO 32.4 C OM B IN AC IO NE S D E D IS EN O Y FACTORES DE CARG A 62.5 EV A L UA CIO N D E A CC IO NES PEm lA NEN TES 32.6 EV AL UACION DE ACCIONES V ARIABL ES - 9

2.6.1 CARG AS V IV AS 92.6.1.1 Reglamentos del Distrito Federal y 10

Estatales2.6.1. 2 Normas ANSI 12

2.6.2 DEFOR11ACIONES llIPUESTAS 142.6.3 ACCIONES DINAHICAS DEBIDAS A ~fAQUINARIA Y 18

EQUIPO2.7 EV AL UACION DE ACCIONES ACCIDENTAL ES2.8 PRUEBAS DE CARG A2.9 REFERENCIAS

242627


52/81

C.II

CAPITULO 2 ACCIONES

2 .1 I NT RO DU CC IO N

Una vez que, de acuerdo a 1a funcion de 1a estructura, se ha estab1ecido e1 tipo de comportamiento que de ella se desea, es necesario definir cua1es son losagentes que pueden afectar1a y 11evar1a a un estado limite, ya sea de fa11a 0de servicio. Estos agentes son los que se conocen con e1 generico de acciones,y que para fines de diseno se representan usua1mente por medio de sistemas decargas y/o de deformaciones impuestas, cuyo efecto sobre 1a estructura se supone equiva1ente a1 de las acciones rea1es. Asi, por ejemp10, 1a accion de un --sismo sobre una estructura puede representarse como una fuerza horizontal ap1icada en 1a base de 1a misma, con caracter!sticas acordes a las propiedades di-namicas de 1a estructura, del terreno de cimentacion y de 1a sismicidad del sitio.

Las distintas acciones no obran en forma ais1ada sobre 1a estructura, sino quepueden ocurrir conjuntamente. Este hecho hace necesario que en e1 diseno, ade-mas de identificar y eva1uar las posib1es acciones, se ana1ice cua1es de elIaspueden actuar en forma simultanea, para considerar sus efectos combinados.

1.2.1


53/81

C.II

Cad. combinaci6n de acciones constituye un caso para el cual la estructura debe .er analizada, y el dimensionamiento final de cada miembro de la estructu-ra Ie hace con base en 108 efecto. mis de. f avorable. encontrados para 81 de -todo. 10' caso. consideradoe.2 .2 C LAS IFlC AC IO N

El clasifiear a lasacciones d~ acuerdo con la duraciOn en que obran con su -intensidad maxima sobre una estructura sirve para establecer las combinacionesque han de considerarse en el diseno, ya que proporciona bases para decidir -culles acciones pueden obrar simultaneamente y con que intensidad.

Estrictamente, las tres categorias de acciones que resultan de la clasifica---cion son variables con el tiempo, como se muestra esquematicamente en la figu-ra 11.1. La carga muerta actuando sobre una estructura (fig II.l.a), comoejemplo de acci6n permanente, experimenta variaciones debidas a cambios de hu-medad, efectos de intemperismo, modificaciones de acabados, etc. Si bien, comoresultado de estas variaciones, resulta dificil precisar en la etapa de disenoel valor de su inten8idad, este puede considerarse como constante con el tiem-po y, por 10 tanto, debe inclu!rse en toda combinacion para la que se analicela estructura.

En el caso de cargas variables, la fluctuacion de su intensidad con el tiempoes mas significativa. La carga viva (fig II.l.b), por ejemplo, esta compuestapor una parte semipermanente debida al peso de muebles y equipo, que solo se -altera en forma considerable cuando hay cambios en el tipo de ocupacion del i~mueble; y otra parte, debida a personas y equipo movil, que varia continuamen-te o

Para definir la intensidad de una accion variable, dada la gran diferencia quepuede existir entre la maxima y la minima, no es razonable emplear un solo va-lor. De hecho, deben adoptarse varios de ellos, estableciendo estos con base -en los distintos efectos que pueda ser de interes estudiar. En general, para -fines practicos, basta con definir tres intensidades para las acciones varia--bles:

1.2.2


54/81

..c.2.5!V"0.g'j-5

0

~uua.5!V'VtcI

0

c:2ga.2- 3'Vi'ise.!!.5

0

C . I l

Valor medioconstante SUPUlStO / Oscilacio'n debida a cambiosde humedod,etc

1 2 4 5T iempo, en anosa) Caroa permanente (caroa muerta)

Fraccion debida a personasr - - - - - - - - . , - - - -- - - - - - -, t--Variaciones por cambioL----T-----.J de ocupociOn

'LFracclOnpermanente de 1 0 carga viva(debida a muebles y eq ipo)1 2 3 4 5Tiempo,en anos

b) Caroa variable (caroa viva)

3 4Tiempo, en anosc) CarOa accidental ( sismo)

Fi0.11 VariaciOn en tiempo de diversos tipas de caroa (Reolametlto D.D.F.

1.2.3


55/81

C.II

una maxima, que se usa para formar la.combinacion de carga basica de diseno,en conjunto con las acciones permanentes; una promedio, que sirve para el e~tudio de efectos a largo plazo, como es el caso de hundimientos estructura--les en suelos arcillosos, y una instantanea que se emplea cuando conjuntamente se consideran los efectos de una accion accidental.

La variac ion de acciones accidentales con el tiempo, sismo, por ejemplo, esdel tipo mostrado en la figura II.l.c, caracterizado por picos de intensidaden lapsos muy cortos y muy espaciados en el tiempo.

Debe observarse que en la estimacion de intensidades de acciones, de cual- -quier categoria, existe un alto grado de incertidumbre; menor, desde luego -en el caso de acciones permanentes, y mayor en el de accidentales. Las accines, entonces, son variables aleatorias y, consecuentemente, la forma mas racional de estimarlas es dentro de un marco probabilista.

2.3 VALORES DE DrSENO

El valor de la intensidad de una accion que debe emplearse para diseno es a-quel que produce los efectos mas desfavorables. Sin embargo, definir con pr~cision dicho valor no es posible, dada la gran incertidumbre inherente en laevaluacion de acciones.Supongase, por ejemplo, que para una accion dada su maxima intensidad es lamas desfavorable. Si se fija para esta un valor, por grande que este sea, -siempre habra la posibilidad de que la accion ocurra con una intensidad ma-yor. Desde luego, mientras mayor sea el valor fijado, menor sera su probabilidad de ser excedido. Puede entonces decirse, que cualquier valor que se -escoja tendra asociada una probabilidad de excedencia, y que esta es una medida de 10 conservador del valor seleccionado.

A1 establecer el valor nominal para una accion se pretende definir, en for-ma conservadora, el valor maximo probable de la misma; de aqu1 que se Ie asocie una probabilidad pequena de ser excedido.

1.2.4


56/81

C . I I

Existen casos para los que es mas des favorable que alguna accion tome un valorm!nimo, como el efecto de la carga viva cuando se este revisando el volteo deuna estructura. En ellos, para ser conservadores en el ciseno, hay que considerar un val~r minima probable, que debe fijarse en el mismo criterio anterior;o sea estableciendo un valor igual para la probabilidad de no ser alcanzado dicho valor. Para la carga viva, usualmente existe una probabilidad no despreci~ble de que su valor sea cero en algGn momento; por tanto, cuando su efecto seafavorable para la estabilidad de la estructura, la carga viva debera conside--rarse nula.

De acuerdo con 10 anterior, los valores nominales, maximo probable y minima --probable de las cargas, se deben fijar con base en las distribuciones de probabilidades de la variable, y ~stas a su Vez se determinan con base en la infor-macion estad1stica existente 0 en la suposicion de un modelo matematico, 0 enambos.

Afortunadamente, para los tipos mas usuales de acciones permanentes y varia---bles, este proceso ya ha sido realizado y los valores nominales que se consig-nan en el Manual son el resultado. Por tanto, solo para casos poco comunes elproyectista debera suponer en el diseno un valor nominal acorde con la defini-cion establecida. En algunos casos se tendra idea de un valor suficientementeconservador para que cumpla con la definicion; en otras se podra, por 10 menos,hacer una estimacion de la media y del coeficiente de variacion (0 desviacionestandar de la variable). Si solo se conocen estos datos, una forma aproximadade obtener el valor nominal (maximo probable) es con la expresion siguiente --(ref. 1):

x~= ~ (1 + a C )-~ x xdonde

~x mediaC coeficiente de variac ionxa = coeficiente adimensional, igual a 2 en los reglamentos nacionales.

1.2.5


57/81

C . I lTratlndose de acciortes c uya variaci6n es poca durante 1a vida aspera4a de 1.estructura, 1 a probabilidad de ' que 1 a s0 1icitaciS n de di seno sea excedida~-puede especificatse sin tener que haOer referencia a ning~n intervale de - -tiempo. Tal as e1 caso de cargas muertas, cargas vivas perman.ntes 1 algun4sdebidas a funcionamierttQ de equipo. A l tratar otras aceiones cuya ccurrenciaen e1 tiempo no puede predecirse, para especificar Su valor nominal suele r~currirse a establecer e1 numero medio de veces por unidad de tiempo que la -solicitacian de diseno es excedida, 0 bien BU rectpr oco multiplicativo que -es 10 que comunmente se conoee como per1odo de racurrencia. Entre eete tipode aceiones se pueden mencionar las intensidades 81smicas, las velocidades -de v iento y la carga de nieve.2 . 4 C O M B l N A C I O N E S D E D I S E G o Y F A C T O R E S D E C A R G A

En los yeglamentos mexicanos se haee distincion entre combinaciones que incl~yen acciones permanentes y variables solamente, y las que ademas de astas co~sideran alguna ace ian accidental. L as primeras representan condiciones que podr!an llamarse normales para la estructura y para las que hay que revisar tanto estados l!mite de falla como de servicio.Cuando en una combinacian intervienen varias acciones variables, y que es al-tamente improbable que dos 0 mas de ellas adquieran simultaneamente sus valo-res maximo~, solo la accion mas desfavorable se considera con su valor nomi--nal de intensidad maxima, mientras para las otras se toma la intensidad ins--tantanea. Puede verse entonces que los valores nominales de las acciones con-sideradas para el analisis dependen en cierta forma de la combinacion de car-ga en estudio. As! por ejemplo, el valor nominal de la carga viva que debe tomarse en cuenta para combinarlo con carga muerta solamente, no sera el mismocuando se incluya la accion de sismo 0 viento. P ara combinaciones que compre~den acciones accidentales, todas las car gas variables deberan considerarse --con sus valore~ instantaneos y solo se tomara una ace ion accidental en cada -combinacion, puesto que la probabilidad de que ocurran simultaneamente inten-sidades significativas de mas de una de estas acciones es practicamente despreciable.

1 . 2 . 6


58/81

C.II

Debe notarse que los codigos tienen diferentes criterios para la aplicacion -de factores de carga. En los reglamentos mexicanos, por ej emplo , se utilizaun solo factor de carga por combinacion, mientras que en otros reglamentos seespecifica un factor de carga diferente para cada una de las acciones en unam is ma c om bi na ci on .En terminos de confiabilidad el segundo criterio es el mas adecuado, puesto -que permite asignar factores de carga mayores a las acciones con un mayor gr~do de incertidumbre en su evaluacion, lograndose as! una confiabilidad mas u-niforme. Por otra parte, el usar un solo factor de carga por combinacion tie-ne las ventajas de la simplicidad y de proporcionar disenos equivalentes a --los que se obtendr!an siguiendo criterios de diseno por esfuerzos admisibles.Se logra entonces establecer el diseno con bases probabilistas sin cambiar r~dicalmente los procedimientos que son familiares a los proyectistas de estructuras.

Los reglamentos nacionales estipulan un factor de carga de 1.4 para condicio-nes normales; esto es, cuando solo se consideran acciones permanentes y vari~bles. Este factor se incrementa cuando se requiere una mayor confiabilidad --por las implicaciones que tendr!a una falla, como es el caso de estructuras -donde es frecuente la aglomeracion de personas. Para elIas se especifica un -factor de carga de 1.5.

Es importante senalar que la confiabilidad deseada de una estructura dependetanto de los factores de carga como de los de resistencia que para ella se estipulen. C ada codigo de diseno especifica acciones, resistencias, factores p~ra ambas, formulas de calculo, etc., de manera tal que su uso en CONJUNTO prporcione una cierta probabilidad de falla de la estructura, 0con mas propie-dad, una cierta confiabilidad estructural. S i se combinan acciones, resisten-cias y factores de diversos codigos, no es posible conocer la confiabilidad -del dis eno, y e st e r es ul ta 0 i nn ec es ar ia me nt e c os to so 0 con un riesgo de fa--lla mayor que el razonable.

Los factores de resistencia, as! como el procedimiento para revisar la seguridad de una estructura. se discuten en el cap!tulo C.1.l de Metodos de Diseno.

1.2.7


59/81

C.Il

2.5 EVALUACION DE ACCIONES PERMANENTES

2.5.1 CARGA MUERTA

En la eva1uacion de 1a carga muerta de una estructura debe inc1uirse e1 peso -propio de los elementos, estructura1es 0 no, que van a actuar de manera perma-nente en 1a construccion. Tal es e1 caso del peso propio de co1umnas, trabes,muros, pisos, acabados, firmes, recubrimientos, p1afones, etc., as! como e1 --del equipo e insta1aciones permanentes.

Aunque de todas las acciones consideradas, 1a carga muerta es 1a que posib1e--mente tiene menor incertidumbre, se pueden tener variaciones importantes entrelas acciones rea1es y las supuestas para diseno. Esto se debe fundamenta1mentea variaciones en las dimensiones nomina1es, y por tanto en vo1Gmenes de mate--ria1es, y a modificaciones en e1 proyecto que se traducen en ap1icacion de cargas no consideradas origina1mente. En estos casos, 1a cimentacion puede ser e1e1 emento estructural mas af ectado.

La variacion en dimensiones nomina1es es a veces predecib1e, y sus efectos --pueden incluirse en e1 ana1isis. Por ejemp10, mediciones efectuadas en espeso-res rea1es de 10sas de concreto reforzado muestran una diferencia media entree1 pera1te real y e1 de diseno de 0.6 cm con una desviacion estandar de 0.09 -cm. En otras ocasiones resu1ta dif!ci1 hacer una estimacion de las sobrecargas,como en e1 caso de deformaciones excesivas de sistemas de piso que dan 1ugar are11enos no considerados con objeto de corregir nive1es.

En 1a estimacion de cargas muertas tambien es importante considerar las varia-ciones en los pesos vo1umetricos de los materia1es (los coeficientes de varia-cion osci1an entre menos del 1% para concretos e1aborados con los mismos mate-riales, hasta 16% para las rocas mas usua1es) y e1 contenido de humedad de losmismos que es {actor importante de dichas variaciones. En 1a tabla 1.1 se pro-po r c i.onan los pesos vo LumetrLcos de los materia1es mas usua1es en 1a construc-cion, segun los reg1amentos mexicanos. De los dos va10res anotados debe tomar-se e1 que produce las condiciones mas desfavorab1es en e1 diseno, que no siem-pre corresponde a1 mayor. As!, en e1 caso del diseno por resistencia de e1emen

, 'l Q


60/81

C.II

tos estructura1es se tomara e1 valor maximo anotado, y en e1 de un po sible es-tado de f10tacion de una cimentacion se tomara e1 valor menor. En e1 ana1isispor vo1teo de una estructura, 1a condicion mas desfavorab1e se obtiene para v~10res m!nimos de los pesos vo1umetricos. Con los va10res dados en 1a tabla 1acarga muerta se puede determinar mu1tip1icando e1 peso vo1umetrico mas adecua-do, de acuerdo con e1 criterio antes citado, por e1 vo1umen del material que -se trate.

En algunos casos, como en los pisos destinados a oficinas, es usual considerarmuros 1igeros desmontab1es que puedan adaptarse a cua1quier modificacion de sudistribucion en e1 piso. En estas condiciones es dif!ci1 determ

manual cfe seccionb

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