COMBINACION DE CARGAS EN FUNCION A NORMASNORMA ACIFactores de
Carga ACIFactor de carga es el nmero por el cual hay que
multiplicar el valor de la carga real o de servicio para determinar
la carga ltima que puede resistir un miembro en la
ruptura.Generalmente la carga muerta en una estructura, puede
determinarse con bastante exactitud pero no as la carga viva cuyos
valores el proyectista solo los puede suponer ya que es
imprevisible la variacin de la misma durante la vida de las
estructuras; es por ello, que el coeficiente de seguridad o factor
de carga para la carga viva es mayor que el de la carga muerta. Los
factores que en el reglamento del ACI se denominan U, son los
siguientes:Para combinaciones de carga muerta y carga viva:U = 1.4D
+ 1.7LDonde: D = Valor de la carga muerta yL = Valor de la carga
vivaB) Para combinaciones de carga muerta, carga viva y carga
accidental:U = 0.75 (1.4D + 1.7L + 1.7W) oU = 0.75 (1.4D + 1.7L +
1.87E)Donde: W = Valor de la carga de viento yE = Valor de la carga
de sismoCuando la carga viva sea favorable se deber revisar la
combinacin de carga muerta y carga accidental con los siguientes
factores de carga:U = 0.90D + 1.30WU = 0.90D + 1.30EFactores de
ReduccinEs un nmero menor que 1, por el cual hay que multiplicar la
resistencia nominal calculada para obtener la resistencia de
diseo.Al factor de reduccin de resistencia se denomina con la letra
: los factores de reduccin son los siguientes:Para:Flexin
0.90Cortante y Torsin 0.75Adherencia 0.85Compresin con o sin
flexincolumnas con refuerzo helicoidal 0.75Columnas con Estribos
0.70El factor de reduccin de resistencia toma en cuenta las
incertidumbres en los clculos de diseo y la importancia relativa de
diversos tipos de elementos; proporciona disposiciones para la
posibilidad de que las pequeas variaciones adversas en la
resistencia de los materiales, la mano de obra y las dimensiones
las cuales, aunque pueden estar individualmente dentro de las
tolerancias y los lmites pueden al continuarse, tener como
resultado una reduccin de la resistencia.
NORMA LRFDLRFDLas cargas de trabajo o servicio (Qi) se
multiplican por ciertos factores de carga o seguridad (isiempre
mayores que 1.0)Las cargas factorizadas usadas para el diseo de la
estructura.Las magnitudes de los factores de carga varan,
dependiendo del tipo de combinacin de las cargas.La estructura se
proporciona para que tenga una resistencia ultima de diseo
suficiente para resistir las cargas factorizadas. Esta resistencia
es la resistencia terica o nominal (Rn) del miembro estructural,
multiplicada por un factor de resistencia (siempre menor que 1.0)La
expresin para el requisito de seguridad estructural es:i QiRn(Suma
de los productos de los efectos de las cargas y factores de carga)
(factor de resistencia)(resistencia nominal)(Los efectos de las
cargas) (la resistencia o capacidad del elemento
estructural)Factores de carga y las combinacionesU = 1.4 D (Ecuacin
A 41 del LRFD)U = 1.2D + 1.6L + 0.5(Lr o S o R) (Ecuacin A 42 del
LRFD)DondeU la carga ultimaD cargas muertas (Dead load)L cargas
vivas (Live load)Lr cargas vivas en techos (Roof Live load)S cargas
de nieve (Snow load)R carga inicial de agua de lluvia o hielo (Rain
water or ice load)W fuerzas de viento (Wind load)E Fuerzas de Sismo
(Earthquake load)Cuando hay cargas de impactoU = 1.2D + 1.6(Lr o S
o R) + (0.5 Lr o 0.8 W) (Ecuacin A 43 del LRFD)U = 1.2D + 1.3W +
0.5L + 0.5(Lr o S o R) (Ecuacin A 44 del LRFD)U = 1.2D 1.0E +0.5
L+0.2S (Ecuacin A 45 del LRFD)Existe un cambio en el valor de
factor de carga para L en las combinaciones A43, A 44, A45 cuando
se trata de garajes, reas de reuniones publicas y en todas las reas
donde la carga viva exceda de 100 psf, U = 1.2D + 1.6(Lro S o
R)+(1.0 L o 0.8 W) (Ecuacin A 43 del LRFD)U =
1.2D+1.3W+1.0L+0.5(Lro S o R) (Ecuacin A 44 del LRFD)U = 1.2 D 1.0
E + 1.0 L + 0.2S (Ecuacin A 45 del LRFD)Cuando hay la posibilidad
de levantamiento por las fuerzas de viento y sismo,U = 0.9 D (1.3 W
o 1.0 E) (Ecuacin A 46 del LRFD)Las magnitudes de las cargas (D, L,
Lr, etc.) obtenerse en los reglamentos de construccin vigentes o en
la especificacin ASCE 7.93.ASCE American Society of Civil
EngineersCarga critica o gobernante el valor mas grande obtenido en
cada casoFactores de ResistenciaLa resistencia ultima de una
estructura depende en la resistencia de los materiales, las
dimensiones, la mano de obra y no puede calcular exactamenteQue
puede influir1. Imperfecciones en las teoras de anlisis 2. A
variaciones en las propiedades de los materiales3. A las
imperfecciones en las dimensiones de los elementos
estructuralesPara hacer esta estimacin, se multiplica la
resistencia ultima terica (resistencia nominal) de cada elemento
por un factor , de resistencia (siempre menor que 1.0).
NORMA EHE
NORMA LFD Y ASDLa combinacin de carga que gobierna los estados
lmite en ASD y LFD, considerando laaccin de cargas gravitacionales,
se muestra a continuacin: (3.28)donde:= Factor de carga.=
Coeficiente.D = Carga muerta.I = Impacto.L = Carga viva.En LRFD la
ecuacin que gobierna los estados lmite es la siguiente:
(3.29)donde:DC = Carga muerta de componentes estructurales y
accesorios no estructuralesDW = Carga muerta de la superficie de
rodamientoIM = Incremento por carga vehicular dinmica.LL = Carga
viva.= Factor de modificacin de carga.DC = Factor de carga.DW =
Factor de carga.LL+IM = Factor de carga.El factor de modificacin de
carga ( ) toma en cuenta la ductilidad, redundancia e
importanciaoperacional del puente, y se determina con la siguiente
ecuacin:donde:DC = Carga muerta de componentes estructurales y
accesorios no estructuralesDW = Carga muerta de la superficie de
rodamientoIM = Incremento por carga vehicular dinmica.LL = Carga
viva.= Factor de modificacin de carga.DC = Factor de carga.DW =
Factor de carga.LL+IM = Factor de carga.El factor de modificacin de
carga ( ) toma en cuenta la ductilidad, redundancia e
importanciaoperacional del puente, y se determina con la siguiente
ecuacin: (3.30)donde:D = Factor de ductilidad.R = Factor de
redundancia.I = Factor de importancia operacional.Los factores de
ductilidad y redundancia se asocian con la resistencia del puente,
mientras queel factor de importancia se asocia con la consecuencia
de la salida de servicio del puente.Factor de ductilidad, D.- El
factor se basa en la premisa de que el sistema estructural de
unpuente deber ser proporcionado y detallado para asegurar el
desarrollo de deformacionesinelsticas significativas en el estado
lmite de resistencia y evento extremo, antes de la falla.Se debe
evitar el comportamiento frgil, ya esto que implica una falla sbita
(prdida de lacapacidad de carga).
Tabla 3.3 Factor de ductilidad
Factor de redundancia, R.- La redundancia afecta
significativamente el margen de seguridadde un puente; incrementa
el margen de seguridad y se refleja en el estado lmite de
resistencia.Tabla 3.4 Factor de redundancia
Factor de importancia, I.- Debido a que la construccin debe
estar justificada con base enrequerimientos sociales o de
seguridad, es difcil encontrar una situacin en la que un puenteno
sea operacionalmente importante.Tabla 3.5 Factor de importancia
operacional
Los factores de carga y resistencia considerados en LRFD se
determinaron con base enmtodos probabilsticos. En el caso de los
factores de carga, se observan diferencias en losvalores de los
mismos comparados con LFD, mientras que en ASD los factores de
carga seconsideran como la unidad, es decir las cargas se
consideran con sus valores nominales.Por otra parte, en LRFD se
introducen factores de carga mximos y mnimos, esto en funcindel
tipo de efecto. Si ste es aditivo se deber tomar el factor de carga
mximo, de locontrario se deber tomar el factor de carga mnimo.Tabla
3.6 Factores de carga en LFD y ASD
Tabla 3.7 Factores de carga en LRFD
Tabla 3.8 Factores de carga para carga permanente
SimbologaH = entropakR = factor de sesgo de la resistenciakS =
factor de sesgo de los efectos de las cargasLF = factor de
carga(LF)D = factor de carga para cargas permanentes(LF)L = factor
de carga para sobrecargas vivas(LF)W = factor de carga para cargas
de vientopi = probabilidad del evento iPf = probabilidad de fallaR
= resistenciaRF = factor de resistenciaRn = resistencia nominalR =
resistencia mediaS = efectos de las cargasSD = efecto nominal de
las cargas permanentesSL = efecto nominal de las sobrecargas
vivasSn = efecto nominal de las cargasSW = efecto nominal de las
cargas de vientoS = efecto medio de las cargasVR = coeficiente de
variacin de la resistenciaVS = coeficiente de variacin de los
efectos de las cargas = coeficiente de separacin = ndice de
confiabilidadT = ndice de confiabilidad objetivom = factor que
depende del materialf = factor de fabricacina = factor que depende
del tipo de anlisis utilizado = desviacin estndar26
Tabla 2.3.1. Factores de Carga
Tabla 2.3.2. Factores de carga y combinaciones de cargas
gravitatorias
Tabla 2.3.3. Factores de carga para Estados Lmites de
Servicio
Tabla 2.5.1. Relacin entre carga media y nominal, kS, y
coeficiente de variacin, VS
Tabla 2.5.2. Valores de kS y VS supuestos para el anlisis
Tabla 2.6.1. Comparacin entre los valores de los factores de
carga obtenidos del anlisis ylos valores especificados en los
Cdigos
TIPOS DE CARGAS Cargas estructurales concepto de estructura son
los cuerpos capaces de resistir cargas sin que exista una
deformacin excesiva de una de las partes con respecto a la otra.
por ello la funcin de una estructura consiste en transmitir la
fuerza de un punto a otro en el espacio, resistiendo su aplicacin
sin perder estabilidad. concepto de cargas es el peso, fuerza que
va a resistir la estructura y que tambin son llamadas fuerzas
externas. y la fuerza es la capacidad que tiene un objeto de caer
por su propio peso al suelo. carga Tipos de cargas cargas muertas
cargas vivas cargas accidentales (de viento o ssmicas) cargas
muertas: son aquellas que se mantiene en constante magnitud y con
una posicin fija durante la vida util de la estructura, la mayor
carga muerta generalmente es el peso propio de la estructura.
ejemplo: rellenos, acabados de entrepiso, cielos rasos, columnas,
vigas, losas. etc Tipos de cargas.- cargas vivas son las que son
ejercidas por la fuerza del viento, maquinarias, mobiliario,
materiales y mercanca almacenada as como los cambios de
temperatura. viento cargas accidentales son cargas que pasan rpido
por la estructura, son cargas inerciales causadas por movimientos
ssmicos, estas pueden ser calculadas teniendo en cuenta las
caractersticas dinmicas del suelo (estudio de suelo). Clasificacin
de las cargas segn el tiempo de aplicacin permanentes accidentales
estticas dinmicas mviles de impacto segn la ubicacin en el espacio
concentradas o puntuales distribuidas segn la intensidad de la
aplicacin de viento de sismo Segn el tiempo de aplicacin.-
permanentes: son las que duran toda la vida til de la estructura,
comprende el peso propio de la estructura y el todas las partes
rgidas de la construccin: estructura, instalaciones, cerramientos,
revestimientos, etc.- accidentales: son aquellas cuya magnitud y/o
posicin puede variar a lo largo de la vida til de la estructura,
actan de forma transitoria: viento, personas, nieve, muebles,
terremotos, etc. .- estticas: son las que no cambian nunca su
estado de reposo o lo hacen lentamente en el tiempo: cerramientos,
instalaciones, personas de oficina y viviendas Dinmicas: son las
que varan rpidamente en el tiempo, son las durante el tiempo que
actan estn en estado de movimiento (inercial) .- mviles: son
aquellas en las cuales la direccin del movimiento es perpendicular
con la direccin en que se produce la carga, desplazamiento de un
vehculo, desplazamiento de una gra, un tren, etc.- de impacto: son
aquellas en las cuales la direccin del movimiento es coincide con
la direccin en que se produce la carga, se caracteriza por un
tiempo muy breve, (instantnea): choque de un vehculo, movimiento
ssmico, publico saltando sobre gradas en estadio deportivo, etc.
choque Segn su ubicacin en el espacio.- concentradas: son las que
actan sobre una superficie muy reducida con respecto a la total:
una gra sobre la va, anclaje de una tensor. .- distribuidas: son
aquellas que mantienen el mismo valor en toda su expansin: el peso
propio de una losa, el pblico en una sala de espectculos, etc. segn
la intensidad de la aplicacin.-de viento: es una carga difcil de
determinar, depende de la velocidad, ubicacin geogrfica, altura y
forma de las construccin. .-de sismo: son vibraciones simultneas en
forma vertical y horizontal (ms intensas), se transmite a travs de
las fundaciones.