Sobre las estructuras actúan diferentes tipos de cargas, que deben tenerse en cuenta en la planificación estructural en función de su aplicabilidad. Se pueden dividir en cargas verticales y horizontales. Además, se pueden dividir en cargas estáticas y variables.
Las cargas que no son función del tiempo pueden considerarse cargas estáticas y las cargas que cambian con el tiempo pueden considerarse cargas variables.
Analicemos los diferentes tipos de cargas uno por uno.
cargas muertas
Todos los elementos estructurales están diseñados para cargas permanentes y existen diferentes tipos de cargas, como por ejemplo: B. Supercargas permanentes, etc. Además, las cargas muertas son las cargas permanentes que actúan sobre la estructura.
El peso propio del componente y las cargas constantes sobre la estructura se denominan cargas muertas.
El peso de elementos estructurales, cargas de muros, estructuras fijadas a una losa, etc. Se consideran cargas permanentes.
BS 6399 Parte 1 1996 Para obtener información sobre cargas muertas, consulte esta página.
cargas útiles
Las cargas variables que actúan sobre elementos estructurales se consideran cargas dinámicas.
Las cargas mínimas sobre los pisos dependiendo del uso de la estructura pueden ser BS 6399 Parte 1 1996.
cargas de viento
Además de las cargas permanentes y móviles, el viento es el tipo de carga que actúa con mayor frecuencia sobre las estructuras. A medida que aumenta la altura de la estructura, aumenta la presión del viento sobre la estructura.
Por lo general, no se considera el impacto del viento en los edificios más pequeños porque las cargas nominales se vuelven críticas con presiones de viento más bajas. Sin embargo, a medida que el edificio crece, la presión del viento se vuelve crítica.
Existen diferentes estándares para calcular la presión del viento sobre las estructuras. CP3 Capítulo V y BS 6399 Parte 2 1997 se pueden utilizar para calcular la presión del viento sobre la estructura. Además, se eliminó el Capítulo V del CP3. Podemos BS 6399 Parte 2 1997 .
Diferentes estándares se basan en diferentes velocidades promedio del viento. Por lo tanto, debemos tener cuidado al elegir la velocidad base del viento.
CP 3 Capítulo V utiliza el valor de ráfaga de 3 segundos y BS 6399 Parte 2 utiliza la velocidad media del viento por hora. Por lo tanto, al seleccionar la velocidad del viento, se debe seleccionar el valor correspondiente en función del código correspondiente.
Cargas sísmicas
Los movimientos de las placas provocan terremotos. Hay zonas con mayor riesgo de terremotos. Cuanto mayor sea la distancia a los límites de las placas, menor será el impacto del terremoto.
El impacto de las cargas sísmicas sobre una estructura es poco común en comparación con otros tipos de cargas.
Dependiendo de la zona propensa a los terremotos, en el diseño se tiene en cuenta la aceleración del suelo. Los estándares de diseño proporcionan a los planificadores coeficientes de aceleración para la aceleración vertical y la aceleración horizontal. Estos valores se basan en la magnitud probable del terremoto.
La duración de un terremoto generalmente es de 30 a 40 segundos. Hay casos en los que la duración es mucho mayor.
UBC es uno de los estándares de ingeniería estructural más utilizados para calcular los efectos de un terremoto en las estructuras.
Análisis y diseño estructural.
Existen varios métodos para calcular cargas laterales sobre estructuras y para realizar análisis y diseño estructural.
El método más sencillo consiste en calcular las fuerzas sísmicas como cargas estáticas y aplicarlas a la estructura para determinar las fuerzas que actúan sobre el edificio. En este método, la fuerza cortante base se calcula en función de los coeficientes de aceleración considerados. Esta fuerza luego se transfiere a la estructura en función de la altura y la masa de cada piso. En este método, asumimos que la masa de la estructura se combina para determinar las reacciones.
Además, el método del espectro de respuesta y el método del historial temporal están disponibles en la mayoría de los programas de análisis estructural. Después de cambiar las funciones correspondientes, el análisis se puede realizar manualmente.
Cargas explosivas
Las cargas explosivas no son un tipo de carga comúnmente aplicada a estructuras. Las cargas de impacto aplicadas a una estructura durante un período de tiempo más corto son el efecto de las cargas explosivas. La quema de explosivos libera una enorme energía. Esta energía se convierte en energía térmica y cinemática.
Esto crea ondas de presión que viajan por el aire y golpean la estructura, dañándola.
La formación y fluctuación de la presión de explosión en un punto se muestran en la siguiente figura.
Como se muestra en la figura anterior, existen fases positivas y negativas para la presión de explosión. Además, cuando las explosiones ocurrían cerca del suelo, la presión de la explosión aumentaba significativamente debido a los reflejos del suelo. Esta onda se llama presión reflejada, que se forma por la distancia g entre la onda incidente y la onda reflejada.
Además, esta fusión crea postes de marcha que generan una presión uniforme en un punto en un momento dado.
La intensidad de la presión de la explosión generada durante una explosión es función de la distancia desde la explosión. La distancia de voladura depende de la distancia (distancia entre la estructura y el lugar de voladura) y del peso del material de voladura.
Z = L/E 1/3
Donde Z es la distancia escalada (m/kg 1/3 o pies/lb 1/3 )
R es la distancia (m o pies)
W es el peso del material de voladura (kg o lb)
El cambio de presión en el diseño se simplifica porque el cambio de presión que se muestra en la figura anterior es difícil de usar. Los parámetros relevantes se pueden obtener de UFC 3-340-2 para las fases positiva y negativa.
Las fachadas se construyen en estructuras para protegerlas cortando las ondas de presión que ingresan al edificio. La falla del miembro vertical interno que soporta la carga puede resultar en la falla de las estructuras. Puede producirse un colapso cada vez mayor dependiendo de las causas del daño a los elementos críticos de la estructura.
Cargas térmicas
Las fluctuaciones de temperatura de la atmósfera exterior afectan a las estructuras. Aumentan la temperatura de las estructuras y provocan un aumento de las tensiones internas en los elementos estructurales.
Los cambios en la temperatura ambiente no tienen una influencia significativa sobre la estructura de concreto , lo que lleva a fallas estructurales. Sin embargo, afecta la durabilidad de las estructuras. Artículo Requisitos de durabilidad para el diseño de hormigón armado E Factores que afectan la durabilidad del hormigón Analice este tema en detalle.
Las juntas de movimiento se construyen cuando la longitud de la estructura es demasiado larga para reducir las tensiones internas. Un aumento de las tensiones internas podría provocar grietas estructurales .
Las cargas térmicas pueden tener efectos significativos sobre las estructuras de acero. El acero es sensible a los aumentos de temperatura. Sin embargo, el elemento estructural de acero no puede fallar debido a cambios en la temperatura ambiente. Se pueden diseñar pernos o conexiones teniendo en cuenta estos factores.
Cargos de liquidación
Los asentamientos estructurales colocarán cargas adicionales sobre las estructuras durante la planificación de la construcción. Las variaciones en las condiciones del suelo pueden provocar asentamientos diferenciales, lo que provoca tensiones adicionales en los elementos estructurales.
Por ejemplo, considere construir una base de losa sobre una subrasante donde parte de la base descansa sobre roca y otra parte descansa sobre el suelo. Si no hay junta de movimiento cuando cambian las condiciones del terreno, serán inevitables diferentes asentamientos.
La parte del cimiento edificado sobre la tierra podrá asentarse, pero la parte del cimiento edificado sobre la roca no se derrumbará. Esta información debe considerarse cuidadosamente durante la planificación de la construcción en consulta con el ingeniero geotécnico. Al planificar los cimientos, la reacción subterránea podría considerarse en el modelado estructural para representar diferentes rigidez del suelo. La rigidez relevante debe usarse en el modelo estructural para representar las condiciones reales en el sitio.
Normalmente, los cimientos y la superestructura se modelan por separado en el análisis estructural. Sin embargo, al diseñar una estructura de este tipo, el piso, la superestructura y los cimientos deben modelarse juntos para obtener los efectos reales sobre elementos estructurales distintos de los cimientos. Además, considerar la interacción suelo-estructura es una buena opción, como se discutió anteriormente.
