ESTRUCTURAS II

TEMACombinacin de cargasACI 318-08

ndice

Introduccin3Objetivo General4Objetivo Especifico4Combinaciones de Carga de Acuerdo ACI-3185Conclusiones13Recomendaciones14Comentario sobre las cargas utilizadas en nuestro pas en los edificios.15Bibliografa16

Introduccin

En el presente trabajo se hizo una investigacin acerca de los tipos de combinaciones de cargas que se mencionan en el reglamento ACI 318-08, este es un cdigo que tiene gran influencia en el mundo y presenta los requisitos necesarios para el diseo de edificios de hormign.Una combinacin de cargas es el clculo general de un elemento o estructura con las sobrecargas desfavorables, y que actan en determinadas partes de la estructura, estos elementos deben ser diseados para que tengan una resistencia de diseo al menos igual a la resistencia requerida para que estos resistan y no colapsen con facilidad.

Objetivo General

Que el estudiante estudie y conozca los tipos de combinaciones de cargar del cdigo ACI 318-08 y su utilidad en el diseo de las estructuras de una edificacin.

Objetivo Especifico

1. Identificar las combinaciones de carga dadas en el reglamento ACI 318-08 y sus excepciones.2. Conocer la resistencia requerida que o actan sobre las estructuras de las edificaciones.3. Estudiar los factores de resistencia y como estos nos pueden ayudar a hacer un buen diseo de estructura.4. Indicar los propsitos del factor de reduccin de resistencia .

Combinaciones de Carga de Acuerdo ACI-318

Empecemos por definir a que se denomina una combinacin de cargas es el clculo general de un elemento o estructura con la concarga y con las sobrecargas desfavorables, ya que actan, a veces, slo en determinadas partes de la estructura. Es por esa razn que es importante identificar los estados a que puede verse sometida la estructura y verificar que frente a ellos contine desempendose segn los criterios de diseo aceptables. El ACI 318-08 en el captulo 9 Requisitos de Resistencia y Funcionamiento establece las condiciones de resistencia y rigidez que deben cumplirse para satisfacer el estado lmite ltimo y de servicio.

Las estructuras y los elementos estructurales deben ser diseados para que tengan en cualquier seccin una resistencia de diseo al menos igual a la resistencia requerida, calculada esta ltima para las cargas y fuerzas. En el captulo 9 donde se realizara la base para la investigacin sobre la combinacin de cargas, define la resistencia bsica y las condiciones de funcionamiento para disear elementos de concreto estructural. El requisito bsico para el diseo por resistencia se puede expresar como: Resistencia de diseo Resistencia requerida (Resistencia nominal) U

Resistencia RequeridaLa resistencia requerida representa el valor de la fuerza axil, momento flector o torsor y fuerza cortante, que solicitan o actan sobre la estructura, consecuencia de las acciones aplicadas sobe sta y que ha sido obtenida utilizando cualquiera de los mtodos de anlisis estructural prescrito por el ACI 318.La resistencia requerida U se expresa en trminos de cargas mayoradas (producto de la carga nominal por un factor de mayoracin de las cargas) o de las fuerzas y momentos internos correspondientes. Ests cargas mayoradas son las cargas especificas en el reglamento general de construccin multiplicadas por los factores de carga apropiados.

A continuacin se presentan las siguientes combinaciones de carga dadas en el reglamento ACI 318-08:Ec1) U = 1.4 (D + F)Ec2) U = 1.2 (D + F + T) + 1.6 (L + H) + 0.5 (L, S R)Ec3) U = 1.2D + 1.6 (L, S R) + (1.0L 0.8W)Ec4) U = 1.2D + 1.6W + 1.0L + 0.5 (L, S R)Ec5) U = 1.2D + 1.0E + 1.0L + 0.2SEc6) U= 0.9D + 1.6W + 1.6HEc7) U= 0.9D + 1.0E +1.6H Tambin el reglamento ACI 318-08 indica las siguientes excepciones a las ecuaciones anteriores: Se permite reducir a 0.5 el factor de carga viva, L, en las ecuaciones Ec3 a Ec5, excepto para estacionamientos, reas ocupadas como lugares de reunin pblica y en todas las reas donde L sea superior a 4.8 KN/m2. Se permite utilizar 1.3W en lugar de 1.6W en las ecuaciones Ec4 y Ec6 cuando la carga de viento W no haya sido educida por un factor de direccionalidad. En las ecuaciones Ec5 y Ec7 se puede usar 1.4E en lugar de 1.0E, cuando E, los efectos de carga por sismo se basen en los niveles de servicio de las fuerzas ssmicas. El factor de carga para H, cagas horizontales debidas al peso y presin del suelo, agua en el suelo, y otros materiales debe fijarse igual a cero en las Ec6 y Ec7, si la accin estructural debida a H neutraliza las causadas por W E. Cuando las presiones laterales ejercidas por el empuje del suelo proporcionan resistencia a las acciones estructurales provenientes de otras fuerzas, no deben incluirse en H, sino deben incluirse en la resistencia de diseo.

El factor asignado de cada carga est influenciado por el grado de precisin con el cual normalmente se puede calcular la carga y por las variaciones esperadas para dicha carga durante la vida de la estructura. Por esta razn a las cargas muertas que se determinan con mayor precisin y son menos variables se les asigna un factor de carga ms bajo que a las cargas vivas. Los factores de carga tambin toman en cuenta variabilidades inherentes al anlisis estructural empleado al calcular los momentos y cortantes.

Debe darse la debida consideracin al signo en la determinacin de U, para las combinaciones de carga, dado que un tipo de carga puede producir efectos en sentido opuesto al de los producidos por otros tipos. Las combinaciones de carga 0.9D, estn especficamente incluidas para el caso, para el cual una carga muerta reduce los efectos de otra. En dicho caso, una reduccin de la carga axial y un incremento del momento pueden producir una combinacin de carga ms desfavorable.

Deben considerarse las diversas combinaciones de carga con el fin de determinar la condicin de diseo crtico, esto resulta particularmente cierto, cuando la resistencia depende de ms de un efecto de carga, tal como la resistencia a la flexin y a la carga axial combinadas, o a la resistencia a cortante, en elementos con carga axial.

Resistencia de DiseoLa resistencia de diseo proporcionada por un elemento, sus conexiones con otros elementos, as como sus secciones transversales, en trminos de flexin, carga axial, cortante y torsin corresponde al producto de la resistencia nominal calculada de acuerdo a las disposiciones de reglamento ACI 318 y un factor de reduccin de resistencia que siempre es menor que la unidad.

Los propsitos del factor de reduccin de resistencia son:1) Tener en cuenta la probabilidad de existencia de elementos con una resistencia baja debida a variaciones en la resistencia de los materiales y las dimensiones.2) Tener en cuenta inexactitudes en las ecuaciones de diseo.3) Reflejar el grado de ductilidad y la confiabilidad requerida para el elemento bajo los efectos de la carga bajo consideracin.4) Reflejar la importancia del elemento en la estructura.

La resistencia nominal es la resistencia de un elemento o seccin transversal calculada usando las hiptesis y ecuaciones de resistencia del Mtodo de Diseo por Resistencia, antes de aplicar cualquier factor de reduccin de la resistencia.

Los factores de reduccin de la resistencia (seccin 9.3.2):1) En secciones controladas por traccin: = 0, 902) Secciones controladas por compresin: elementos con armadura en espiral (sec.10.9.3) = 0, 70; otros elementos armados = 0, 653) Corte y torsin = 0, 754) Aplastamiento en el concreto (excepto para zonas de anclaje postesado y modelos puntal-tensor) = 0, 655) Zonas de anclaje de postensado = 0, 856) Modelos puntal-tensor, (Apndice A) puntales, tensores, zonas nodales y reas de aplastamiento en esos modelos = 0, 857) Las secciones a flexin en los elementos pretensados donde la longitud embebida del torn es menor que la longitud de desarrollo como se establece en (art. 12.9.1.1) a) Desde el extremo del elemento hasta el extremo de la longitud de transferencia = 0, 75b) Desde el extremo de la longitud se transferencia hasta el extremo de la longitud de desarrollo, debe permitirse que sea incrementado linealmente de 0.75 a 0.98) Para flexin compresin, cortante y aplastamiento en concreto estructural simple: = 0, 659) En estructuras que dependen de muros prefabricados intermedios de categora de diseo ssmico, el se debe modificar segn se indica:a) Para cualquier elemento estructural diseado para resistir E, para cortante debe ser 0.60 si la resistencia nominal a cortante del elemento es menor que el cortante correspondiente al desarrollo de la resistencia nominal a flexin del elemento.b) Para diagramas, para cortante no bebe exceder el mnimo para cortante usado para los elementos verticales del sistema primario resistente a fuerzas laterales.c) Para nudos y vigas de acople reforzadas en forma diagonal, para cortante debe ser 0.85.

Control de DeflexionesLos elementos de concreto reforzado sometidos a flexin deben disearse para que tengan una rigidez adecuada con el fin de limitar cualquier deflexin que pudiese afectar adversamente la resistencia o el funcionamiento de la estructura.

Cuando se calculen deflexiones a largo plazo, nicamente debe considerarse la carga muerta y la porcin de la carga viva que actan en forma permanente.

Se dan dos mtodos para controlar las deflexiones.Para vigas no preesforzadas y losas en una direccin, y para elementos compuestos se deben seguir las disposiciones de altura o espesor total mnimo, segn la tabla que a continuacin se presenta.

Espesor mnimo h

Simplemente apoyadasCon un extremo continuoAmbos extremos continuosEn voladizo

ElementosElementos que no soportan o estn ligadas a divisiones u otro tipo de elementos susceptibles a daarse debido a deflexiones grandes

Losas macizas con una direccinL /20L /24L /28L /10

Vigas o losas nervadas en una direccinL /16L/18.5L /21L/8

Tabla 9.5 (a) alturas o espesores mnimos de vigas no preesforzadas o losas reforzadas en una direccin a menos que se calculen las deflexiones

Para elementos reforzados en dos direcciones (no preesforzados) la altura mnima requerida de las losas sin vigas interiores que se extiende entre los apoyos y que tienen una relacin entre lados no mayor que 2, debe cumplir con lo requerido en la tabla 9.5(c) y no debe ser inferior que los siguientes valores:a) Losas sin bacos 125 mmb) Losas con bacos 100 mmEl espesor mnimo H para losas con vigas que se extienden entre los apoyos en todos los lados debe ser:a) Para igual o menor que 0.2, se aplican las dispociones de 9.5.3.2

b) Para mayor que 0.2 pero no mayor que 0.2, h no debe ser menor que:Ecuacin 9-12 Pero no menor de 125 mm.

c) Para mayor que 2.0, h no debe ser menor queEcuacin 9-13 Y no menor que 90 mm.

d) En bordes discontinuos bebe disponerse una viga de borde que tenga una relacin de rigidez no menor de 0.80, o bien aumentar el espesor mnimo requerido por las ecuaciones 9-12 0 9-13 por lo menos un 10 por ciento en el panel que tenga un borde discontinuo.

El termino en b y c corresponden a la luz libre en la direccin larga medida cara a cara de las vigas. El termino en b y c corresponde a la relacin de la luz libre en la direccin larga a la luz libre en la direccin corta de la losa.

Sin bacosCon bacos

Paneles exterioresPaneles interioresPaneles exterioresPaneles interiores

Sin vigas de bordeCon vigas de bordeSin vigas de bordeCon vigas de borde

280

420

520

Tabla 9.5 (c) Espoesores mnimos de losas sin vigas interiores

Conclusiones

Las estructuras de las edificaciones que nos rodean tienden a ser afectadas por diferentes tipos de cargas o tambin llamadas fuerzas, estas pueden ser tanto internas como externas, y suelen provocar deformaciones en las estructuras y provocar que los edificios colapsen, aqu es donde entran en juego estos reglas de cdigo ACI, que nos sirven para que los edificios se mantengan en su lugar a la hora que entren en juegos fuerzas externas que quieran daar el edificio.

Recomendaciones

1. Los profesionales de la construccin deben estar atentos e identificar los estados a que puede verse sometida la estructura y verificar que frente a ellos contine desempendose segn los criterios de diseo aceptables.2. Es recomendable que se verifique no solo los tipos de comportamiento de las cargas sino tambin se debe tener en cuenta que pueden ocurrir simultneamente varios de ellos, para tomar las medidas necesarias a la hora de disear las estructuras de una edificacin.3. Es recomendable que los diseos de las estructuras sean dctiles ya que este tipo de diseos tiene la capacidad de atenuar vibraciones y por tanto los edificios no se daan y resisten cuando hay fuerzas externas como por ejemplo sismos.

Comentario sobre las cargas utilizadas en nuestro pas en los edificios.

En nuestro pas no siempre se siguen las reglas acerca de lo que se recomienda para tener un buen diseo estructural que cumpla con los estndares de diseo del cdigos internacionales como es el cdigo ACI, por lo general quien construye las casas o edificios se van a base de recetas, es decir, que solo siguen un patrn de diseo que como les funciono en un lugar les funcionara en todo lugar sin embargo, a la hora de disear las estructuras de un edificio se deben tomar en cuenta el tipo de suelo en donde se pondrn las cimentaciones del edificio ya que no todos los suelos son iguales unos necesitan ms refuerzos que otros. Por ltimo es importante recordar que como profesionales de la construccin debemos velar porque nuestros diseos sean dctiles para que estos tenga la capacidad de atenuar vibraciones y por tanto se dae menos nuestro edificio.

Bibliografa

http://www.engoon.com/Lectivo/1022_NINT/C5_PROCED_CALCULO_ACI.pdf

http://www.frsf.utn.edu.ar/matero/visitante/bajar_repositorio.php?id_catedra=171&id_repositorio=2619

Reglamento ACI 318-08 (American Concrete Institute).16