En este sentido es un recurso muy eficaz para edificios altos y para todos aquellos que, aún sin alcanzar una gran altura, pueden verse sometidos a grandes acciones horizontales. Es por tanto un sistema estructural de uso frecuente en zonas de fuerte sismicidad y en ciertos tipos de construcciones industriales.
Proyectos y apuntes teórico-prácticos de Ingeniera Civil para compartir con ustedes.
ESTRUCTURAS - PANTALLAS
En este sentido es un recurso muy eficaz para edificios altos y para todos aquellos que, aún sin alcanzar una gran altura, pueden verse sometidos a grandes acciones horizontales. Es por tanto un sistema estructural de uso frecuente en zonas de fuerte sismicidad y en ciertos tipos de construcciones industriales.
ESTRUCTURAS - EMPOTRAMIENTOS IMPREVISTOS
INTRODUCCIÓN AL PLANTEAMIENTO ESTRUCTURAL DEL EDIFICIO
La resistencia de la estructura, mencionada en el párrafo anterior, debe entenderse en sentido amplio y no restringirse solamente a la resistencia mecánica de las solicitaciones derivadas de las acciones actuantes, En particular la resistencia a las acciones ambientales y la adecuada durabilidad durante el período de vida útil previsto en el proyecto de la estructura, son aspectos también esenciales.
Raras veces la estructura constituye por sí misma la construcción y lo más frecuente es que esté interconectada con otras partes, tales como los cerramientos, divisiones e instalaciones. En este sentido, la estructura no debe nunca ser concebida aisladamente sino que es necesario integrarla desde la concepción inicial en el conjunto del proyecto, de forma que resulte plenamente compatible con el resto de la obra.
Esta compatibilidad no siempre es fácil de alcanzar, especialmente porque el gran desarrollo actual de los métodos de cálculo y de las calidades de los materiales ha conducido a que nuestras estructuras sean, o puedan ser, mucho más flexibles que lo eran antiguamente. En sentido vertical, la flexibilidad de los forjados de los edificios está creando problemas en las tabiquerías. Las acciones horizontales sobre edificios cada vez más altos y más esbeltos, han conducido a daños en fachadas y han obligado a desarrollar los sistemas de fachadas ‘flotantes” y de muros cortina.
En algunos casos, la estructura cumple, aparte sus funciones resistentes, otras tales corno las de cerramiento. división o contención. La tendencia actual es clara en ese sentido y está basada en el principio general de construcción de que es interesante desde el punto de vista económico asignar a cada elemento el máximo mimero de funciones posibles.
ESTRUCTURAS CASO DE CARGAS RÍGIDAS
Un caso de gran importancia para lo que nos ocupa es el de muros de ladrillo sobre dinteles de hormigón, tal como se indica en la figura 10-10.
La fábrica de ladrillo sobre el dintel A-A no puede deformarse para seguir al dintel en su deformación. En la realidad sólo las zonas de carga interiores a unos ciertos arcos de descarga deben ser realmente consideradas como carga a efectos de flexión y de corte. El establecimiento de la ley de formación de los arcos de descarga es complejo y por ello la Norma Básica NBE FL-90 (10.4) establece que, cuando por encima y a los lados de un dintel exista muro que permita producir efecto arco, sin huecos que lo perturben, se considerará sólo corno carga el peso de muro comprendido en una altura 0,6 L, siendo L la luz entre ejes del vano, debiendo considerarse también todas las cargas de forjados y aisladas situadas hasta una altura L.
El resto de las cargas, como hemos dicho, no se consideran ni a efectos de flexión ni de corte, pero naturalmente deben ser consideradas íntegramente a efectos del cálculo de los esfuerzos axiles en los pilares.
En la aplicación de lo anterior debe presarse atención a la existencia de ventanas y otros tipos de huecos que pueden perturbar la formación de arcos de descarga.
LUCES DE CÁLCULO
Un método alternativo es el adoptado por la norma francesa B.A.E.L.83 (10.1). De acuerdo con ella y con las notaciones indicadas en la figura 10-3 (en la que para mayor claridad se han prescindido de los posibles pilares del piso superior) se denomina M' al momento en cara de apoyo y M al momento en el eje del mismo.
Llamando M'' al momento de empotramiento de la viga de luz L, perfectamente empotrada y sometida a las mismas cargas en vano, llamando M''' al menor de los valores M y M'', se toma como momento para el cálculo el mayor de los dos valores M' y M'''.
SOBRECARGA DE USO EN GARAJES APARCAMIENTOS
El UNIFORM BUILDING CODE (UBC-97) (9.4) anteriormente citado, la fija para el caso de automóviles con un máximo de número de pasajeros en 2,5 kN/m2 y de acuerdo con la tabla T-9.4 y las fórmulas [9.1] y [9.2] y la figura 9-5, dicha sobrecarga se reduce al aumentar el área tributaria (Fig. 9-5) hasta un máximo del 40%. Como muy frecuentemente en estas estructuras el área tributaria de cada viga supera los 50 m2, ello equivale a reducir al menos la sobrecarga en un tercio, es decir a adoptar valores del orden de 1,6 kN/m2.
En realidad, la carga uniforme equivalente a un conjunto en planta cargado de automóviles (sin espacios libres entre ellos) no supera los 2 kN/m2.
Otra recomendación razonable del UBC-97 es la de proyectar los aparcamientos para una carga puntual de 9 kN/m2 que actuase en cualquier punto sobre un cuadrado de 120•120 mm. Esta sobrecarga no se considera simuháneameine con la uniformemente repartida citada anteriormente.
Lo anterior se refiere exclusivamente a las plantas de aparcamiento o garaje. Las cubiertas, pueden estar en situaciones muy diferentes y variadas, sometidas a sohrecarga de diversos tráficos, soportar zonas peatonales.. ajardinadas, etc.
SOBRECARGAS DE USO EN EDIFICIOS INDUSTRIALES
Se requiere una atención especial al caso de acciones en Edificios Industriales, cuando éstas son debidas a maquinaria, equipos o tráfico de vehículos. En algunas ocasiones han surgido daños debido a que cargas localizadas han sido asimilados por los fabricantes a cargas uniformes no correctas. Por ejemplo, una cierta sobrecarga uniforme teóricamente equivalente puede ser equivalente a las localizadas reales desde el punto de vista de los momentos flectores, pero puede no serlo simultáneamente para los esfuerzos cortantes o para los de punzonamiento.
SOBRECARGAS DE USO EN EDIFICIOS DE VIVIENDAS, OFICINAS Y ANÁLOGOS
Resultan necesarias dos consideraciones adicionales. La primera de ellas es el cuidado con que deben considerarse las sobrecargas de zonas ajardinadas, no sólo en cuanto a la sobrecarga de carácter fijo que supone la tierra vegetal, sino a la evaluación correcta de este valor en condiciones de terreno saturado por la lluvia. Por otra parte, en muchos casos no es descartable la posibilidad de que en casos excepcionales estas zonas soportan además sobrecargas de personas, lo que debe ser considerado, atribuyéndole el carácter accidental. si ese es el caso.
La segunda consideración se refiere a la conveniencia, en muchos casos, de considerar en los edificios de uso público tales como ificinas, bibliotecas, escuelas, etc., además de las sobrecargas de uso uniformemente repartidis, la existencia (no simultánea) de cargas concentradas en zonas reducidas.
La tabla T-9.l, da indicaciones adecuadas al respecto.
1. Reducción de sobrecargas
La reducción de sobrecarga, tema esencial como dijimos anteriormente, requiere consideración detallada.
Por un lado, la Norma NBE AE-88 (9.3), establece las reducciones indicadas en la tabla T-9.2.
Existió también la Norma UNE 24003 que establecía las reducciones que figuran en la labia T-9.3 y que, de acuerdo con dicha Norma, se aplicaban sólo a viviendas y oficinas.
Aunque la Norma NBE AE-88 es de obligado cumplimiento, es claro que el Proyectista puede adoptar criterios distintos a los de la Normativa Oficial, siempre que estén debidamente justificados. En este sentido la Norma IJNE puede ser una base interesante para casos concrclos e incluso en grandes edificios y sobre todO en edificios de muchas plantas, es siempre aconsejable un estudio directo del tema.
Un documento de excepcional importancia en relación con el tema que nos ocupa es la Norma norteamericana LEN IFORM BU!LDJNG CODE (9.4). Esta Norma, de uso habitual en EE.UU. y empleada con frecuencia en muchos otros países, presenta un tratamiento muy interesante en lo referente a la reducción de sobrecargas variables, que resumimos a continuación:
Para el cálculo de toda pieza cuya área tributaria de sobrecarga exceda 15 m2, incluidos los forjados sin vigas, excepto para locales de reunión pública y para sobrecargas variables superiores a 48,8 kN/m2, la sobrecarga total podrá reducirse de acuerdo con la fórmula
Para sobrecargas de almacenamieto superiores a 48,8 KN/m2 no se aceptan reducción en vigas y forjados sin vigas, pero pueden reducirse las sobrecargas en pilares en el 20%.
La tabla T-9.4 de la información complementaria sobre valores de r y R'.
En la figura 9-5 se indican gráficamente los valores de la formula 9.1 con las limitaciones de la 9.2. Como puede apreciarse, la reducción es muy importante incluso en areas cargadas pequeñas. Obsérvese qye ek UNIFORM BUILDING CODE hace depender la reducción, no sólo del número de plantas, sino del áerea de carga de cada pieza en su planta. Esto tiene gran importacia pues permite, para vigas y forjados sin vigas, reducciones aprecialbes de los valores de las sobrecargaas, cosa que no es posible con NBE AE-88 ni con UNE 24003.
Por otro lado y pensando en los edificios de elevado número de plantas, obsérvese en la figura 9-5 los limites establecidos por NBE AE-88 y UNE 24003 y el carácter excesivamente prudente de la NBE.
REDUCCIÓN DE SOBRECARGAS DE ENTRAMADOS
Por otro lado, es obvio en muchos casos de sobrecarga que ci valor a considerar es más reducido cuanto mayor es el área cargada.
Finalmente es claro también que la probabilidad de que se produzca la sobrecarga característica prevista en el forjado F- 1, que supone la sobrecarga F-1 sombreada de la figura 9-4 a), es mayor en muchos tipos de sobrecarga de uso, que la de que se produzca el estado de sobrecarga máxima prevista en la viga 1-2, lo que supone la sobrecarga íntegra de las zonas F- 1 y F-2 (Fig. 9-4 b) y mayor a su vez que la de que se produzca la sobrecarga máxima prevista para el pilar 1 en esa planta, que supone la sobrecarga simultánea de las zonas F-l, F-2, F-3 y F-4 (Fig. 9-4 c). Es cierto, en cambio, también, que la importancia de la pieza en el conjunto de la estructura suele ser mayor para un pilar que para una viga y para una viga que para un forjado.
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