Estos son los Tipos de Carga que Actúan en las Estructuras #analisisestructural #diseñoestructural

Ing. Erick Alexander

11 May 202222:57

Summary

TLDREl video presenta un análisis exhaustivo de las cargas que actúan sobre las estructuras. Comienza explicando los diferentes tipos de cargas (estáticas, dinámicas, fijas, fluctuantes, etc.) y cómo se aplican en el diseño estructural. Se detallan las cargas gravitacionales, del viento, sísmicas e hidrostáticas, abordando su impacto en la estabilidad de las edificaciones. Además, se discuten ejemplos específicos como los efectos del viento en edificios altos y la acumulación de agua en techos planos. Finalmente, se destaca la importancia de un buen diseño estructural frente a estas cargas para garantizar la seguridad y durabilidad de las construcciones.

Takeaways

🔍 Al analizar una estructura, es crucial identificar y clasificar las cargas que pueden afectarla, como cargas estáticas, dinámicas, momentáneas, sostenidas, fijas y fluctuantes.
🏗️ Las cargas pueden provenir de diversas causas, incluyendo la gravedad, el viento, los sismos, la presión hidrostática y los cambios de temperatura.
📊 Las cargas gravitacionales se dividen en cargas muertas (propios de la estructura) y cargas vivas (relacionadas con el uso y la ocupación del edificio).
🚧 Las cargas muertas son aquellas cuya magnitud se puede determinar con precisión y que incluyen el peso propio de la construcción y el equipo permanente.
🌪️ Las cargas de viento son importantes especialmente para estructuras altas y deben ser calculadas teniendo en cuenta la velocidad del viento, la topografía y las propiedades aerodinámicas.
🌀 Los sismos son eventos que provocan movimientos en la corteza terrestre y generan fuerzas de inercia en las estructuras, lo que puede conducir a esfuerzos significativos en sus componentes.
🏙️ La magnitud de las cargas vivas varía con el uso del edificio y es importante anticipar posibles cambios en la ocupación para diseñar estructuras seguras y eficientes.
💧 Las cargas debido a la acumulación de agua, como la lluvia o la nieve, deben ser consideradas en el diseño, especialmente en techos planos y grandes áreas cubiertas.
🏞️ La presión hidrostática es una fuerza que actúa en estructuras como piscinas y tanques, y su magnitud depende de la densidad y la profundidad del líquido.
🛠️ Los muros de contención o de retención deben diseñarse para resistir las cargas laterales del suelo, considerando las condiciones de contorno y la presencia de drenaje.

Q & A

¿Qué es la integración de cargas y por qué es importante en el análisis estructural?
-La integración de cargas, también conocida como letrado de cargas, es el proceso de identificar, determinar la magnitud y establecer la extensión de las cargas que actúan sobre una estructura. Es importante para asegurar que la estructura esté diseñada para soportar todas las cargas a las que puede ser sometida de manera segura y eficiente.
¿Cuáles son las dos categorías principales de cargas según el modo de aplicación?
-Las cargas estáticas, que se aplican gradualmente, y las cargas dinámicas, que se aplican de forma súbita.
¿Cómo se clasifican las cargas según su permanencia?
-Las cargas pueden ser momentáneas, como el peso de un vehículo en un puente, o sostenidas, como el peso propio del puente.
¿Qué diferencia hay entre cargas fijas y fluctuantes?
-Las cargas fijas son aquellas que no cambian con el tiempo, mientras que las fluctuantes sí varían, reflejando una mayor incertidumbre para el proyectista.
¿Cuáles son algunos ejemplos de cargas gravitacionales?
-Las cargas gravitacionales incluyen cargas muertas y cargas vivas. Las cargas muertas son el peso propio de la estructura y elementos permanentes, mientras que las cargas vivas son aquellas producidas por el uso y la ocupación del edificio.
¿Qué es una carga viva y cómo varía con el tiempo?
-Una carga viva es aquella producida por el uso y la ocupación de un edificio, y puede variar tanto en magnitud como en posición con el tiempo, lo que añade incertidumbre al diseño estructural.
¿Cómo se determinan las cargas de viento en el diseño estructural?
-Las cargas de viento se determinan considerando los efectos atmosféricos y aerodinámicos, y se basan en la velocidad del viento, la topografía, las propiedades aerodinámicas de la superficie y la altura de la estructura.
¿Qué es un terremoto y cómo afecta a las estructuras?
-Un terremoto es un movimiento o sacudida de la corteza terrestre que causa sacudidas en las estructuras. Estas sacudidas son el resultado de fuerzas sísmicas, que son fuerzas de inercia que actúan sobre la estructura debido a la aceleración del suelo durante el terremoto.
¿Cómo se producen las fuerzas de inercia en una estructura durante un terremoto?
-Las fuerzas de inercia se generan cuando la masa de una estructura resiste la aceleración causada por el movimiento del suelo durante un terremoto, lo que induce esfuerzos importantes en los miembros estructurales.
¿Qué es la presión hidrostática y cómo afecta a las estructuras como piscinas y tanques de almacenamiento?
-La presión hidrostática es la presión ejercida por un fluido en todas las direcciones a una profundidad dada, que aumenta linealmente con la profundidad y es proporcional a la densidad del fluido. Afecta a las estructuras al producir fuerzas horizontales que pueden ser significativas en estructuras como piscinas y tanques.
¿Qué son los muros de contención y cómo se diseñan para resistir las cargas laterales del suelo?
-Los muros de contención son estructuras que soportan un cambio vertical en el nivel del suelo, como muros de sótano o retención. Se diseñan para resistir las cargas laterales causadas por la presión del suelo, considerando las condiciones de contorno y si hay restricciones de movimiento en la parte superior del muro.

Outlines

00:00

🏗️ Análisis y Clasificación de Cargas en Estructuras

El análisis de cargas es un paso fundamental en la ingeniería estructural. Se inicia identificando el tipo de cargas que pueden afectar la estructura, como cargas estáticas y dinámicas, momentáneas o sostenidas, y su origen, ya sea por gravedad, viento, sismo, etc. Se destaca la importancia de considerar la trayectoria y áreas tributarias de las cargas. Las cargas se clasifican como fijas o fluctuantes, y se explica la diferencia entre cargas muertas y cargas vivas, incluyendo subtipos como vivas de ocupación y de impacto. Se menciona la existencia de cargas ambientales y cómo se pueden encontrar valores mínimos para cargas muertas en normas y regulaciones.

05:01

🌪️ Cargas por Viento en Diseño Estructural

Las cargas de viento son cruciales en la construcción de estructuras altas y se deben calcular teniendo en cuenta la velocidad del viento, la protección ofrecida por la topografía y la aerodinámica de la estructura. Se describe cómo el viento ejerce presión y succión en las paredes de un edificio y cómo estas cargas varían con la altura y la dirección del viento. Se hace referencia a normas como la NS 2 y estándares AS7 para la determinación de cargas de viento, y se menciona la importancia de la zonificación por viento en la región de Guatemala.

10:03

📏 Diseño para Cargas Sísmicas y Otras Consideraciones

Este párrafo aborda la importancia de diseñar estructuras para resistir los efectos de los terremotos, que son movimientos de la corteza terrestre causados por la acumulación y liberación de energía en las placas tectónicas. Se explica cómo las fuerzas de inercia se generan durante un sismo y cómo afectan a los elementos estructurales. Se enfatiza la necesidad de diseñar para las peores condiciones posibles y se sugiere la importancia de considerar otras cargas como la acumulación de agua y la presión hidrostática en la diseño estructural.

15:05

💧 Cargas por Acumulación de Agua y Presiones Laterales

Se discute la necesidad de diseñar techos para evitar la acumulación excesiva de agua debido a la deflexión causada por el peso del agua. Se aborda la importancia de tener drenajes adecuados y la posibilidad de requerir drenajes secundarios en techos planos. También se trata la presión hidrostática ejercida por los líquidos en estructuras como muros y tanques, y cómo se calcula esta presión en relación con la densidad y la profundidad del líquido. Se menciona la importancia de diseñar estructuras para resistir estas cargas y la utilización de estudios geotécnicos para determinar la presión del suelo en muros de contención.

Mindmap

Keywords

💡Cargas estáticas

Las cargas estáticas son aquellas que se aplican gradualmente en una estructura. Se consideran constantes en el tiempo, como el peso propio de un edificio. En el video, se menciona que estas cargas se diferencian de las dinámicas porque no se aplican de forma súbita.

💡Cargas dinámicas

Las cargas dinámicas son aquellas que se aplican de forma repentina o cambian rápidamente, como las que resultan de un terremoto o viento fuerte. En el video, se describe cómo estas cargas pueden generar movimientos bruscos en una estructura, lo que las diferencia de las cargas estáticas.

💡Cargas muertas

Las cargas muertas incluyen el peso de todos los elementos permanentes de una construcción, como paredes, techos y pisos. Estas cargas son consideradas fijas y no cambian con el tiempo. El video explica que la magnitud de estas cargas suele estar bien definida y se puede calcular con precisión.

💡Cargas vivas

Las cargas vivas son aquellas que varían con el tiempo debido al uso y ocupación de la edificación, como personas, muebles o equipos móviles. Estas cargas presentan un mayor grado de incertidumbre en comparación con las cargas muertas y su magnitud puede cambiar durante la vida útil de la estructura.

💡Cargas de viento

Las cargas de viento se generan por el flujo de aire que actúa sobre una estructura. Estas cargas son especialmente relevantes en edificios altos y estructuras como torres y puentes. El video destaca cómo la velocidad del viento, la altura y la ubicación geográfica afectan la magnitud de estas cargas.

💡Cargas sísmicas

Las cargas sísmicas son las fuerzas que actúan sobre una estructura durante un terremoto. Estas fuerzas de inercia resultan del movimiento de la tierra y pueden causar oscilaciones y daños importantes en los edificios. En el video, se enfatiza la importancia de considerar estas cargas en el diseño estructural.

💡Presión hidrostática

La presión hidrostática es la presión ejercida por un líquido en todas las direcciones a una determinada profundidad. Es relevante en estructuras como piscinas y tanques de almacenamiento. El video explica cómo esta presión aumenta con la profundidad y debe ser considerada en el diseño de estructuras sumergidas.

💡Muros de contención

Los muros de contención son estructuras diseñadas para resistir las cargas laterales del suelo o de otros materiales. En el video, se describe cómo estos muros deben ser diseñados para soportar tanto la presión del suelo como la presión hidrostática, especialmente si el suelo no está adecuadamente drenado.

💡Áreas tributarias

Las áreas tributarias se refieren a la superficie de una estructura que contribuye a una determinada carga. En el contexto del video, este concepto es relevante para entender cómo se distribuyen las cargas en una estructura, y será abordado en mayor detalle en futuros videos.

💡Distribución de presión

La distribución de presión describe cómo una carga, como la presión del viento o del agua, se reparte en una estructura. El video menciona cómo esta distribución varía en diferentes partes de una estructura, como en las paredes de barlovento y sotavento, y es crucial para el diseño seguro de edificios.

Highlights

La integración de cargas es una de las tareas clave en el análisis estructural, incluyendo la identificación de tipos de cargas, magnitud probable y zona de aplicación.

Las cargas se clasifican en estáticas, aplicadas gradualmente, y dinámicas, aplicadas súbitamente.

Ejemplos de cargas momentáneas incluyen un vehículo transitando un puente, mientras que las cargas sostenidas incluyen el peso propio del puente.

Las cargas pueden ser fijas, que no cambian con el tiempo, o fluctuantes, que varían con el tiempo.

Las cargas gravitacionales se dividen en cargas muertas (peso propio de la estructura) y cargas vivas (producidas por el uso y ocupación del edificio).

La clasificación de las cargas según su origen incluye la acción de la gravedad, viento, sismo, presión hidrostática y temperatura.

Las cargas vivas se determinan en función de las personas, muebles y equipos, y varían en magnitud y posición, lo que introduce incertidumbre para el diseñador.

Es importante considerar el uso futuro de una estructura, especialmente en edificios de oficinas que pueden reconfigurarse con el tiempo.

Para cargas de viento, la velocidad del viento y la orografía son factores clave, especialmente en estructuras altas como torres y puentes.

Las fuerzas sísmicas son fuerzas de inercia que resultan del movimiento de la base de la estructura durante un terremoto, lo que genera oscilaciones y esfuerzos internos.

Los terremotos severos y dañinos son causados principalmente por movimientos tectónicos, donde las placas de la corteza terrestre se desplazan liberando energía acumulada.

Las pruebas en túneles de viento muestran que las presiones varían en función de la altura de la estructura, siendo más críticas en las paredes barlovento y sotavento.

Es fundamental diseñar los techos para evitar la acumulación de agua o nieve, ya que el exceso de carga puede provocar deformaciones progresivas y daños estructurales.

Los muros de contención y muros de sótano deben diseñarse para resistir las cargas laterales causadas por la presión del suelo adyacente.

La presión hidrostática, que aumenta con la profundidad, es una fuerza importante a considerar en estructuras que contienen líquidos como piscinas y tanques.