|
1. PROCEDIMIENTOS DE DISEÑO.
El diseño
estructural es un proceso individual donde el ingeniero debe planificar
junto con el
arquitecto el arreglo de espacios, vanos,
accesos, altura de pisos, tamaño de los elementos, economía, resistencia
adecuada y mantenimiento. En el proceso de diseño se deben contemplar tres
importantes fases, a saber:
1) Definición de las prioridades. Una estructura es construida para llenar
alguna necesidad. Los propietarios y el usuario deben estar al tanto de los
atributos propuestos para la edificación como los requerimientos de
funcionalidad, requerimientos estéticos y economía.
2) Desarrollo del concepto del proyecto. De
acuerdo a las necesidades del proyecto los primero bosquejos o
anteproyecto. El primer prediseño de todas las áreas de la ingeniería civil
envueltas en el proyecto debe ser trabajado.
3)
Diseño final de los sistemas.
Una vez el concepto general ha sido desarrollado, el sistema estructural
definitivo puede ser calculado, con todos los elementos proporcionados para
resistir las cargas, los dibujos definitivos y la posibilidad de que la
construcción pueda hacerse por métodos constructivos adecuados.
1.1
ESTADO LÍMITE
Cuando una estructura o elemento estructural se convierte en
inadecuada para su uso, se dice que ha alcanzado su estado límite. Los
estados límites de diseño comúnmente usados son:
1)
Estado límite de servicio.
Cuando se interrumpe el servicio de la estructura. Presenta poca
probabilidad de ocurrencia. Son criterios que gobiernan el uso normal y la
durabilidad.
2)
Estado límite de resistencia o estado
límite último. Incluye el colapso de la
estructura. Presenta muy poca probabilidad de que ocurra. Corresponden a la
máxima capacidad portante
3)
Estados especiales de carga:
donde el daño y colapso de la estructura se incluyen simultáneamente.
Se puede llegar al estado
límite de servicio por los
siguientes factores:
a) Deflexiones excesivas para el uso
normal de la estructura, que conlleven a fisuras prematuras y excesivas.
Puede ser visualmente inaceptable y puede causar daños en elementos no
estructurales.
b) Desplazamientos excesivos aunque no
impliquen pérdida de equilibrio.
c) Daños locales como corrosión y ataque
químico al concreto producido por ambientes agresivos.
d) Vibraciones excesivas producidas por
elementos móviles o cargas cíclicas.
e) Daño local evitable con la
construcción de juntas de expansión
y control o con la disposición adecuada del
refuerzo.
Se puede llegar al estado
límite de resistencia o estado límite último debido a:
a) Las fuerzas mayoradas
sean mayores que la resistencia de diseño de la estructura.
b) Perdida de equilibrio en algún sector
o toda la estructura debido a la degradación en la resistencia y rotura de
algunos o la gran mayoría de los elementos, lo que puede conducir al
colapso de la estructura. En algunos casos un problema local menor puede
afectar elementos adyacentes y estos a su vez afectar sectores de la
estructura que determinen el colapso parcial o total.
c) Transformación de la estructura en un
mecanismo y la consiguiente inestabilidad que conlleve a cambios
geométricos incompatibles con las hipótesis iniciales de diseño.
d) Falta de integridad debido a la
ausencia de amarres adecuados entre los diferentes elementos que conforman
la estructura.
e) Fatiga en la estructura y fractura en elementos
debido a ciclos repetitivos de esfuerzos por cargas de servicio.
Se puede llegar a estados
límites especiales cuando hay daños o falla debido a
condiciones anormales de carga, tales como:
a) Daño o colapso en sismos extremos.
b) Daños estructurales debido al fuego,
explosiones o colisiones vehiculares.
c) Efectos estructurales de la corrosión
y deterioro.
Existen dos
procedimientos de diseño:
1)
Método de los Esfuerzos de Trabajo.
Usa esfuerzos admisibles, por lo general con un factor de seguridad entre
1.8 y 2.2. El esfuerzo último del concreto se multiplica por un factor que
puede ser menor o igual 0.45 para obtener el esfuerzo admisible
de diseño, mientras que el esfuerzo de fluencia en el acero se multiplica
por un factor recomendado menor o igual a
0.55 para obtener el esfuerzo admisible del acero. Bajo tales circunstancia, el factor de seguridad para el
concreto es mayor o igual a 2.2 y el del acero mayor o igual a 1.8. En este
método las cargas de diseño no se mayoran
y presenta la inhabilidad para considerar variaciones por tipo e intensidad
de carga, así como variaciones en la resistencia de los materiales.
2)
Método de la Resistencia.
Usa factores independientes g para
cada carga y factores f para
la resistencia nominal del elemento. Se debe diseñar de acuerdo al Estado Límite Último,
pero chequear con el Estado Límite de
Servicio. Dentro de sus beneficios se cuenta que considera la
variabilidad en las cargas y en la resistencia de los materiales.
1.2 RELACIONES
BÁSICAS DEL MÉTODO DE LA RESISTENCIA.
Cualquier
elemento o componente de una estructura
soportará adecuadamente las cargas si cada tramo o sección del mismo
excede en resistencia a las cargas aplicadas, por tanto:
·
Resistencia
³
Efectos por cargas
·
Capacidad
³
Demanda
·
f*Rn ³ g1 *
S1 + g2 *
S2 + ....+ gi *
Si
donde,
f = factor de reducción de la resistencia
(0.6 £ f £
0.9)
gi = factor de carga (1.0 £ gi £
1.87).
Rn=
Resistencia nominal ( Mn, Vn, Pn)
Si = Cargas aplicadas
(muertas, vivas, viento, sismo).
Por ejemplo, la anterior formulación
de capacidad resistente y demanda de
cargas, escrito en términos de momento, cortante y fuerza axial (para
cargas muertas, vivas y de viento), debe cumplir que:
·
fM*Mn ³ gD *
MD + gL *
ML + ....+ gW *
MW
·
fv*Vn ³ gD *
VD + gL *
VL + ....+ gW *
VW
·
fF*Fn ³ gD *
FD + gL *
FL + ....+ gW *
FW
La relación básica de diseño se
establece de acuerdo a:
1)
La identificación básica de los estados límites significantes.
2)
Determinando los niveles aceptables de seguridad para cada estado límite.
3)
Especificando la reducción de
esfuerzos y los factores de carga para asegurar confiabilidad.
1.3 RAZONES PARA
EL USO DE FACTORES.
Los
factores de carga y reducción son
utilizados porque proveen un nivel especifico de seguridad frente a fenómenos tales como:
1)
Variabilidad
en la resistencia de los materiales (Rn).
·
Hay diferencias entre la resistencia
actual y la calculada para el concreto. Similar comportamiento se presenta
para la resistencia de las barras de acero.
·
Se presenta diferencia entre las
dimensiones diseñadas y las reales
en el momento de la construcción,
para los diferentes elementos estructurales.
·
Se asumen simplificaciones en el
momento de análisis y diseño.
2)
Incertidumbre en el cálculo de las cargas y en el
análisis estructural de las mismas.
·
Las cargas en general presentan
incertidumbre en cuanto a la evaluación y correcto análisis de las mismas.
·
Las cargas vivas, de viento y de
sismo presentan niveles muy variables de precisión.
·
Por ejemplo, el factor de seguridad
de la carga viva es mayor que el factor de seguridad para la carga muerta,
debido a la menor certidumbre en la consecución del valor real de la carga
viva.
·
La incertidumbre en el análisis
estructural mismo conduce a diferencias entre las fuerzas y momentos
actuales con los computados por el
diseñador.
3)
Las
consecuencias negativas que deja la falla.
·
El costo de limpieza de escombros y
reemplazo de la estructura y su contenido es bastante alto.
·
Las potenciales perdidas
de vidas humanas.
·
Costos a la sociedad por perdida de tiempo, propiedad y vida.
·
De acuerdo al tipo de falla (colapso
sin aviso o con excesiva deflexión antes de la falla), determina el nivel
de seguridad y calidad de diseño que se ha asumido para la estructura.
1.4 TIPOS DE
FALLA.
1) Falla dúctil. La falla se
presenta con excesiva deformación debido a la deformación por fluencia del
acero, especialmente en vigas (f = 0.9).
2)
Falla Frágil. No se presenta aviso previo antes
de la falla. Se presenta colapso por falla instantánea a compresión en el
concreto (f = 0.7).
1.5 SELECCIÓN DE FACTORES DE
CARGA Y REDUCCIÓN.
Basados
en la probabilidad de ocurrencia: El
factor f es seleccionado con un chance que 1/100 de la resistencia se
encuentre por debajo de su valor, mientras que el factor gi es seleccionado
con un chance de 1/1000 de que la carga sea excedida. En general, el chance
de que la resistencia y la carga sean excedidos
simultáneamente corresponde a 1*10-6.
1.5.1
Factores
de Carga.
Combinaciones
de carga son utilizadas para calcular la resistencia requerida según lo
especifican las normas de diseño. Todas las combinaciones de carga
aplicables deben ser evaluadas. Las cargas Ui (término que se
refiere a las combinaciones de cargas de diseño) deben ser producto de las
cargas gi *
Si aplicadas, de tal manera que:
Los
rangos de los factores de seguridad son:
gD,max = 1.4
gD,min = 0.9
gL,max = 1.7
gL,min = 0.0
gW,max =
1.7 gW,min =
1.3
gH,max =
1.7
gH,min =
0.0
gE,max =
1.87
gE,min =
0.0
Las
principales combinaciones de carga a utilizar en el diseño
de estructuras aporticadas y con muros son:
U = 1.4*D + 1.7*L
U = 1.4*D + 1.7*L + 1.7*H
U = 0.75*(1.4*D + 1.7*L) + 1.0*E
U = 0.75*(1.4*D + 1.7*L + 1.7*W)
U = 0.9*D + 1.0*E
U = 0.9*D + 1.3*W
Los coeficientes se definen con D para carga muerta, L para carga viva, H para cargas
debidas al empuje del suelo o presión hidrostática, E para cargas de sismo
y W para viento. Las combinaciones implican el estudio en las dos
direcciones ortogonales principales tanto de izquierda a derecha como
viceversa, por lo cual, las cargas de sismo y viento se estudian también
para combinaciones negativas de carga aumentando los casos de carga.
1.5.2
Factores
de Resistencia.
Los
factores de reducción de carga son principalmente los que están presentados
en la siguiente tabla.
Tabla 1.1. Coeficientes de reducción de carga.
|
Tipo de carga
|
f
|
|
|
|
|
Flexión
|
0.9
|
|
Tensión axial
|
0.9
|
|
Cortante y Torsión
|
0.85
|
|
Compresión con o
sin flexión - Uso de espirales
|
0.75
|
|
Compresión - Uso
de estribos cerrados
|
0.7
|
|
Presión de
contacto o aplastamiento
|
0.7
|
|
Flexión,
compresión y cortante en concreto simple
|
0.65
|
Las
longitudes de desarrollo no requieren coeficientes de reducción de
resistencia. Con excepción de la resistencia en los nudos para la
determinación de la resistencia a esfuerzos cortantes en los nudos, en
zonas de capacidad especial de disipación de energía (DES), debe utilizarse un coeficiente de reducción f=0.6 en
muros estructurales, losas empleadas como diafragmas y elementos de
pórticos, si la resistencia nominal al cortante es menor que la resistencia
probable máxima a flexión del elemento. La resistencia probable máxima se
calcula usando una resistencia a tracción en el acero de refuerzo igual a 1.25*fy
y con un coeficiente de reducción f=1.0, considerando
la fuerza axial mas desventajosa. En los nudos el coeficiente de reducción
de resistencia a usar es f=0.85.
1.6 CARGAS ESTRUCTURALES.
El
término carga se refiere a la acción directa de una fuerza concentrada o
distribuida actuando sobre el
elemento estructural. Los principales tipos de cargas cubiertas en la norma
NSR-98 incluyen:
1) Cargas muertas.
2) Cargas vivas.
3) Cargas debidas a la influencia del medio
ambiente, como:
·
Cargas
de viento
·
Cargas
de sismo
4) Cargas hidrostáticas o de presión de
tierra.
5) Cargas por temperatura.
6) Cargas accidentales.
1.6.1
Cargas Muertas.
Incluye
el peso de todos los elementos estructurales basados en las dimensiones de
diseño (peso propio) y el peso
permanente de materiales o artículos, tales como: paredes y muros, cielos
rasos, pisos, cubiertas, escaleras, equipos fijos y todas las cargas que no
son causadas por la ocupación del edificio. Son cargas que tendrán invariablemente
el mismo peso y localización durante el tiempo de vida útil de la
estructura.
· Cargas Muertas Mínimas. En la
siguiente tabla se establecen algunos pesos reales de diferentes elementos
que pueden ser usados como guía en el calculo de
las cargas muertas. Para otros productos utilice el que especifica el
fabricante.
Tabla
1.2. Cargas muertas
mínimas. (Fuente: Tomado de
la Norma NSR-98, Sección
B.3.3).
|
Elemento
|
Peso
(kN / m2)
|
Peso
(Kgf / m2)
|
|
Entrepisos de
madera (entresuelo, listón, arriostramientos y
cielo raso pañetado)
|
1.20
|
120
|
|
Pisos de
baldosín de cemento
|
1.00
|
100
|
|
Placa
ondulada de asbesto cemento
|
0.18
|
18
|
|
Canaleta 43
|
0.30
|
30
|
|
Canaleta 90
|
0.22
|
22
|
|
Teja de
lámina galvanizada (zinc)
|
0.05
|
5
|
|
Teja de
aluminio
|
0.02
|
2
|
|
Teja de barro
(incluido el mortero)
|
0.80
|
80
|
|
Alistado en
cubiertas de concreto por mm de espesor
|
0.022
|
22
|
|
Impermeabilización
|
0.15
|
15
|
|
Cielos rasos
livianos pegados a la losa
|
0.05 a 0.10
|
5 a 10
|
|
Cielos rasos
de yeso, suspendidos
|
0.25
|
25
|
|
Cielos rasos
de madera
|
0.10 a 0.50
|
10 a 50
|
|
Cielos rasos
de malla y pañete
|
0.80 a 1.0
|
80 a 100
|
·
Fachadas
La carga muerta causada por las fachadas en la
edificación debe evaluarse como una carga por metro lineal sobre el
elemento estructural que sirva de soporte en el borde de la losa, o como una carga
concentrada en el extremo exterior cuando se trate de elementos en
voladizo. Pueden emplearse los siguiente valores mínimos, por m2 de área de fachada
alzada, a lo largo del elemento:
Tabla
1.3. Cargas
muertas mínimas para uso en fachadas. (Fuente: Norma NSR-98, Sección
B.3.4).
|
Tipo
|
Peso
(kN / m2)
|
Peso
(Kgf / m2)
|
|
Fachadas en ladrillo tolete a la vista y pañetado
en el interior
|
3.00
|
300
|
|
Fachadas en ladrillo tolete a la vista, más muro adosado en bloque
de perforación horizontal de arcilla de 100 mm
de espesor, pañetado en el interior.
|
4.50
|
450
|
|
Fachadas bloque de perforación horizontal de arcilla de 120 mm de espesor, pañetado en
ambas caras
|
2.00
|
200
|
|
Ventanas incluye el vidrio y el marco
|
0.45
|
45
|
|
Lámina de yeso de 16 mm (5/8”) protegida,
al exterior, costillas de acero y lámina de yeso de 10 mm al interior
|
1.00
|
100
|
|
Lámina de yeso de 16 mm (5/8”) protegida,
mas enchape cerámico al exterior, costillas de acero y lámina de yeso de
10 mm al interior
|
2.50
|
250
|
|
Enchapes en granito; adicional a la fachada, por cada mm de espesor del enchape
|
0.017/mm
|
1.7/mm
|
|
Enchapes en mármol; adicional a la fachada, por cada mm de espesor
del enchape
|
0.015/mm
|
1.5/mm
|
|
Enchapes en piedra arenisca; adicional a la fachada, por cada mm de espesor del enchape
|
0.013/mm
|
1.3/mm
|
|
Enchape cerámico, adicional a la fachada.
|
1.50
|
150
|
·
Divisiones y
Particiones
La carga muerta producida por muros divisorios y
particiones de materiales tradicionales, cuando éstos no hacen parte del
sistema estructural, debe evaluarse para cada piso y se puede utilizar como
carga distribuida en las placas. Debe establecerse el diseño en las
memorias de cálculo y dejar una nota explicativa en los planos. Cuando no
se realice un análisis detallado pueden utilizarse, como mínimo, 3.0 kN/m2
(300 kgf/m2) si se trate de muros de ladrillo bloque
hueco de arcilla o concreto y 3.5 kN/m2
(350 kgf/m2) si se está usando ladriillo macizo, tolete, de arcilla, concreto o silical. Estos valores hacen referencia a alturas libres de entrepiso de 2.20m:
si la altura libre es mayor, deben utilizarse valores proporcionales a la
mayor altura. Cuando el muro está sobre el elemento estructural o hace
parte del sistema estructural, su
peso debe contabilizarse como peso propio del elemento. (Fuente: Norma NSR-98, Sección B.3.4).
Cuando se trabaje en el sistema internacional (SI), el peso
de los elementos puede ser calculado multiplicando el
volumen por la
densidad de masa
del elemento y
por la constante gravitacional (g = 9.8 mt/s2). Para efectos prácticos se puede usar
g = 10 mt/s2.
Valores de algunas masas reales de materiales están dados en la Sección B.3.3 de la norma NSR-98.
1.6.2
Cargas Vivas
Las cargas
vivas son cargas no permanentes producidas por materiales o articulo, e inclusive gente en permanente movimiento. Cabinas,
particiones y personas que entran y salen de una edificación pueden ser
consideradas como carga vivas. Para simplificar los cálculos las cargas
vivas son expresadas como cargas uniformes aplicadas sobre el área de la
edificación. Las cargas vivas que se utilicen en el diseño de la estructura
deben ser las máximas cargas que se espera ocurran en la edificación debido
al uso que ésta va a tener y están determinadas con base a una parte variable
y a una porción sostenida por el uso
diario.
Las cargas vivas dadas en los códigos tienen la intención de
representar la suma máxima de todas las cargas que pueden ocurrir en un
área pequeña durante la vida útil del edificio. En ningún caso las cargas
vivas deben ser menores que las cargas vivas mínimas dadas a continuación:
Vivienda
............................................................…..............................
1.80 kN/m2 (180 kgf/m2)
Oficinas
..............................................................…............................. 2.00 kN/m2
(200 kgf/m2)
Escaleras en
oficinas y vivienda...........................…...........................
3.00 kN/m2 (300 kgf/m2)
Salones de
Reunión
- Con asientos fijos (anclados al piso)......................….......….….
3.00 kN/m2 (300kgf/m2)
- Sin asientos fijos
............….............................................…....... 5.00 kN/m2 (500 kgf/m2)
Hospitales
- Cuartos
.................................................................….................
2.00 kN/m2 (200 kgf/m2)
- Salas de
operaciones.....................................….........................
4.00 kN/m2 (400 kgf/m2)
Coliseos y
Estadios
-
Graderías...................................................................................
4.00 kN/m2 (400 kgf/m2)
- Escaleras
...................................................................................
5.00 kN/m2 (500 kgf/m2)
Garajes
- Automóviles
.......................................................…...........…....
2.50 kN/m2 (250kgf/m2)
- Vehículos
pesados......................................….........….....……………………...
Según uso
Hoteles
............................................................................................... 2.00 kN/m2 (200 kgf/m2)
Escuelas,
Colegios y Universidades...................................................
2.00 kN/m2 (200 kgf/m2)
Bibliotecas
- Salas de lectura
...............................................…...….........…..
2.00 kN/m2 (200 kgf/m2)
- Depósitos de libros............................….........…..............….....
5.00 kN/m2 (500 kgf/m2)
Cubiertas,
Azoteas y Terrazas ..........…..................…...…..
La misma del resto de la edificación.
Cubiertas inclinadas de estructuras metálicas y de
madera con imposibilidad física de verse
sometidas a
cargas superiores a las aquí estipulada:
- si la pendiente es mayor del 20%
.........................….…........... 0.35 kN/m2 (35 kgf/m2)
- si la pendiente es menor del 20%
...........................…..…........ 0.50 kN/m2 (50 kgf/m2)
Fábricas:
- Livianas
............................................…...........….........…..........
5.00 kN/m2 (500 kgf/m2)
-
Pesadas...............................................................…........…......
10.00 kN/m2 (1000 kgf/m2)
Depósitos
- Livianos ......................................….................................….....
5.00 kN/m2 (500 kgf/m2)
-
Pesados............................................................................…....
10.00 kN/m2 (1000 kgf/m2)
Almacenes
- Detal
........................................….................................….........
3.50 kN/m2 (350 kgf/m2)
- Por Mayor
....................................................................….........
5.00 kN/m2 (500 kgf/m2)
Los anteriores datos están contenidos en la Norma
Sismo-resistente Colombiana NSR-98, Capitulo B.4, Sección B.4.2. Las
barandas, pasamanos y antepechos deben diseñarse para resistir una fuerza
horizontal de 0.75 kN por metro lineal, aplicadas
en la parte superior. Se debe diseñar con el efecto más desfavorable de
carga viva en los diferentes vanos de la estructura o elemento.
Cargas vivas en obra o durante el proceso de
construcción deben incluir: materiales de construcción, formaletería
y grúas u otras maquinarias. Para cubiertas se deben incluir los
trabajadores y materiales de construcción dentro del análisis de cargas
vivas.
·
Reducción de la
Carga Viva por Área Aferente
Cuando el área de influencia del elemento
estructural sea mayor o igual a 35 m2
y la carga viva sea superior a 1.80 kN/m2 (180 kgf /m2)
e inferior a 3.00 kN/m2
(300 kgf /m2), la carga viva puede
reducirse utilizando la siguiente ecuación:
donde,
· L = Carga viva
reducida, en kN/m2
· Lo = Carga viva sin reducir, en kN/m2
· Ai
= Area de
influencia del elemento en m2
La carga viva reducida no puede ser
menor del 50% de Lo en elementos que soporten un piso ni
del 40% de Lo en otros elementos. Para elementos que
soporten más de un piso deben sumarse las áreas de influencia de los
diferentes pisos. No hay reducción de cargas vivas para estructuras de
carácter público, garajes o techos.
·
Reducción de la
Carga Viva por Número de Pisos
Alternativamente a lo estipulado en el numeral
anterior en edificios de cinco pisos o más la carga viva para efectos del
diseño de las columnas y la cimentación puede tomarse como la suma de las
cargas vivas de cada piso multiplicadas por el coeficiente r correspondiente a ese piso:
r = 1.0 para i = n
hasta
i = n - 4 (cinco pisos superiores)
r = 1.0 +
0.10*(i - n + 4) para i = n - 5 hasta i
= n - 8
r = 0.5 para i
= n - 9 en adelante.
donde,
n = número de pisos del edificio.
i
= número del
piso donde se aplica el coeficiente r.
1.6.3
Cargas de Viento
Son cargas dinámicas pero son aproximadas usando cargas estáticas equivalentes. La
mayor parte de los edificios y puentes pueden utilizar este procedimiento cuasi-estático y
solo en casos especiales se requiere un análisis modal o dinámico.
La presión ocasionada por el viento es proporcional al cuadrado de la
velocidad y debe ser calculada,
principalmente, en las superficies expuestas de una estructura.
Debido a la rugosidad de la tierra, la velocidad del
viento es variable y presenta turbulencias. Sin embargo, se asume que la
edificación asume una posición deformada debido a una velocidad constante y
que vibra a partir de esta posición debido a la turbulencia.
El procedimiento analítico para evaluar los efectos
producidos por la fuerza del viento involucra el análisis simple, si los efectos producidos por la fuerza del
viento no son fundamentales en el diseño, o el análisis completo, si por el contrario, las fuerzas de
viento en algún sentido resultan determinantes en el diseño.
·
Análisis Simple
El viento produce la presión:
donde,
· Cp =
Coeficiente de presión à Tablas
B.6.4-2 y B.6.4.3 de la Norma NSR-98.
· q = Presión
dinámica del viento, en kN/m2 à Tabla B.6.4-1 de la Norma NSR-98.
·
S4 = Coeficiente
que tiene en cuenta la densidad del aire
à Tabla B.6.6,
numeral B.6.6.2 de la Norma NSR-98.
·
Análisis
Completo
Para establecer la fuerza del viento se encuentran
la velocidad del viento básico Vs
y la presión dinámica q,
mediante:
donde,
· Vs = Velocidad
de diseño del viento, en m/s.
·
V = Velocidad
de del viento básico, en m/s. Figura
B.6.5.1 de la Norma NSR-98.
· S1 =
Coeficiente topográfico à Tablas
B.6.5-1, numeral B.6.5.4 de la Norma NSR-98.
·
S2 = Coeficiente de rugosidad, tamaño del
edificio y altura à Tablas
B.6.5-2, numeral B.6.5.5 de la Norma
NSR-9.8
· S3 = Coeficiente de estadístico à Numeral
B.6.5.6 de la Norma NSR-98.
·
S4 =
Coeficiente que tiene en cuenta la densidad del aire à Tabla B.6.6, numeral B.6.6.2 de la Norma
NSR-98.
· q =
Presión dinámica del
viento, en kN/m2 à Tabla
B.6.4-1 de la
Norma
NSR-98.
La presión dinámica q se multiplica por el coeficiente de presión Cp
para obtener la presión p ejercida
en cualquier parte de la estructura. Entonces,
La fuerza resultante sobre un elemento estará dada por:
donde Cpi y Cpe son los coeficientes de presión para las
superficies externas e internas respectivamente y A es el área de la superficie.
1.6.3
Cargas de Sismo
Son cargas dinámicas que también pueden ser aproximadas a cargas estáticas equivalentes. Los edificios pueden utilizar este
procedimiento cuasi-estático, pero también se
puede utilizaer un análisis modal o dinámico. La
cortante en la base del edificio debe ser:
donde,
· Cs =
Coeficiente sísmico de respuesta. Ver Capitulo A.4 de la Norma NSR-98.
· W = Carga
muerta de la estructura mas 0.25 de cargas por bodegaje o peso de equipos.
La cortante de base se distribuye en todos los pisos del edificio
mediante:
donde Cvx es un radio basado en la altura relativa
y peso de cada piso:
donde,
* Aa = coeficiente
que representa la aceleración pico efectiva, para diseño, dado en A.2.2 de
la norma NSR-98.
*
I = coeficiente
de importancia definido en A.2.5.2 de la norma NSR-98.
*
S =
coeficiente de sitio dado en A.2.4.2 de la misma norma.
* Sa = valor del espectro de aceleraciones de diseño para un período de
vibración dado. Máxima aceleración horizontal de diseño, expresada como una
fracción de la aceleración de la gravedad, para un sistema de un grado de
libertad con un período de vibración T. Está definido en A.2.6 de la norma NSR-98.
* T = período
de vibración del sistema elástico, en segundos.
|
