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Carga Viva y Carga Muerta en Ingeniería Estructural: Conceptos y Aplicaciones, Resúmenes de Análisis Estructural

Este documento proporciona una explicación detallada de los conceptos de carga viva y carga muerta en ingeniería estructural, incluyendo sus definiciones, características y aplicaciones en el diseño de estructuras. Se analizan las combinaciones de carga según las normas ntc y aci, así como la importancia de la carga viva media y máxima en el cálculo de la resistencia y estabilidad de las estructuras. Además, se introduce el concepto de carga viva accidental y su relevancia en situaciones de emergencia o eventos inesperados.

Tipo: Resúmenes

2023/2024

Subido el 29/10/2024

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Diferencia entre carga viva y
muerta
En ingeniería estructural, la carga viva y la carga muerta son dos tipos de cargas que se
consideran al diseñar estructuras para asegurar su estabilidad y seguridad. Aquí están las
diferencias principales:
Carga Muerta
Definición: Es el peso permanente de los elementos de la estructura, que incluye el
peso de los materiales de construcción, como vigas, columnas, pisos, techos y muros.
Características: No varía con el tiempo, ya que es fija y constante.
Ejemplos: Estructuras de concreto, acero, ladrillo, techos, instalaciones permanentes
(tuberías, sistemas de HVAC).
Carga Viva
Definición: Son cargas variables que actúan sobre la estructura y pueden cambiar en
magnitud o posición.
Características: No son permanentes y dependen del uso de la estructura. Pueden
ser cíclicas o aleatorias.
Ejemplos: Personas, muebles, vehículos en puentes, equipo movible en edificios
industriales.
Combinación de cargas
Las combinaciones de cargas en normas como las Normas Técnicas Complementarias
(NTC) de México y el Código ACI (American Concrete Institute) en Estados Unidos están
diseñadas para asegurar la seguridad y estabilidad estructural bajo diferentes condiciones de
carga. Aquí te muestro las combinaciones de cargas más comunes de cada normativa:
1. Combinaciones de cargas en las Normas Técnicas Complementarias (NTC)
Las NTC en México especifican varias combinaciones de carga para distintos tipos de
análisis estructurales, incluyendo estados límite último (de falla) y de servicio. Estas
combinaciones pueden involucrar cargas como:
Carga Muerta (CM)
Carga Viva (CV)
Carga de Viento (V)
Carga Sísmica (S)
Carga de Nieve (N)
Carga de Empuje de Tierra (T)
Las combinaciones de carga en las NTC son generalmente para verificar los estados límite
de resistencia y servicio. Aquí algunos ejemplos:
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Diferencia entre carga viva y

muerta

En ingeniería estructural, la carga viva y la carga muerta son dos tipos de cargas que se consideran al diseñar estructuras para asegurar su estabilidad y seguridad. Aquí están las diferencias principales: Carga Muerta

  • Definición : Es el peso permanente de los elementos de la estructura, que incluye el peso de los materiales de construcción, como vigas, columnas, pisos, techos y muros.
  • Características : No varía con el tiempo, ya que es fija y constante.
  • Ejemplos : Estructuras de concreto, acero, ladrillo, techos, instalaciones permanentes (tuberías, sistemas de HVAC). Carga Viva
  • Definición : Son cargas variables que actúan sobre la estructura y pueden cambiar en magnitud o posición.
  • Características : No son permanentes y dependen del uso de la estructura. Pueden ser cíclicas o aleatorias.
  • Ejemplos : Personas, muebles, vehículos en puentes, equipo movible en edificios industriales.

Combinación de cargas

Las combinaciones de cargas en normas como las Normas Técnicas Complementarias (NTC) de México y el Código ACI (American Concrete Institute) en Estados Unidos están diseñadas para asegurar la seguridad y estabilidad estructural bajo diferentes condiciones de carga. Aquí te muestro las combinaciones de cargas más comunes de cada normativa:

1. Combinaciones de cargas en las Normas Técnicas Complementarias (NTC) Las NTC en México especifican varias combinaciones de carga para distintos tipos de análisis estructurales, incluyendo estados límite último (de falla) y de servicio. Estas combinaciones pueden involucrar cargas como: - Carga Muerta (CM) - Carga Viva (CV) - Carga de Viento (V) - Carga Sísmica (S) - Carga de Nieve (N) - Carga de Empuje de Tierra (T) Las combinaciones de carga en las NTC son generalmente para verificar los estados límite de resistencia y servicio. Aquí algunos ejemplos:

Estados Límite de Resistencia (último)

  1. 1.5 CM
  2. 1.2 CM + 1.6 CV
  3. 1.2 CM + 1.6 V ± 0.5 S
  4. 0.9 CM ± 1.6 S
  5. 1.2 CM ± 1.0 T + 1.0 CV Estados Límite de Servicio
  6. CM + CV
  7. CM + 0.75 (CV + V + S) Estas combinaciones aseguran que la estructura sea capaz de resistir condiciones extremas y posibles eventos inusuales, como terremotos y vientos fuertes. 2. Combinaciones de cargas en el ACI 318 El ACI también establece combinaciones de carga para diseño estructural, especialmente en el capítulo de diseño por resistencia y servicio. Las combinaciones incluyen las cargas básicas de:
  • Carga Muerta (D)
  • Carga Viva (L)
  • Carga de Viento (W)
  • Carga Sísmica (E)
  • Carga de Nieve (S)
  • Carga de Empuje de Tierra o Agua (H) Estados Límite de Resistencia
  1. 1.4 D
  2. 1.2 D + 1.6 L + 0.5 (Lr o S o R)
  3. 1.2 D + 1.6 (Lr o S o R) + (L o 0.5 W)
  4. 1.2 D + 1.0 W + L + 0.5 (Lr o S o R)
  5. 1.2 D + 1.0 E + L + 0.2 S
  6. 0.9 D + 1.0 W
  7. 0.9 D + 1.0 E Estados Límite de Servicio
  8. D + L
  9. D + 0.5 L + 0.5 W
  10. D + 0.5 L + 0.7 E Estas combinaciones ayudan a asegurar que las estructuras diseñadas según el ACI sean seguras bajo diferentes escenarios de carga, incluyendo situaciones de emergencia como sismos o vientos extremos.

Ejemplos de Aplicación

  1. Edificios de oficinas : Donde la carga viva máxima podría incluir la ocupación completa de personas y equipos, pero la carga viva media representaría el promedio de ocupación esperada durante un día normal.
  2. Viviendas y apartamentos : La carga viva máxima considera el mobiliario completo y ocupación máxima, mientras que la carga viva media representa un promedio realista del peso de muebles y personas.
  3. Estacionamientos : Para calcular deformaciones a largo plazo, se considera que en promedio el estacionamiento no estará siempre a plena capacidad. Cálculo de la Carga Viva Media La carga viva media se puede obtener mediante estudios estadísticos y se expresa como un porcentaje de la carga viva máxima. Por ejemplo, en edificios de oficinas, la carga viva media podría estimarse en un 30-40% de la carga viva máxima, dependiendo del uso y la ocupación promedio de los espacios. Ventajas de Considerar la Carga Viva Media
  • Optimización de materiales y costos : Al usar una carga viva media en lugar de la carga viva máxima en ciertos análisis, se pueden reducir costos al evitar sobre dimensionar elementos estructurales.
  • Mejor estimación del comportamiento estructural : Para evaluar deformaciones o movimientos a largo plazo, la carga viva media proporciona una representación más realista de las condiciones cotidianas.

Carga viva máxima

La carga viva máxima es el valor máximo de carga viva que una estructura puede experimentar en condiciones extremas de uso. Es una carga temporal y variable, que se considera en el diseño estructural para garantizar que la estructura pueda soportar el uso máximo previsto sin comprometer la seguridad. Características de la Carga Viva Máxima

  • Condición de ocupación completa : Representa la carga más alta que una estructura soportará bajo condiciones de máxima ocupación o uso.
  • Cargas variables y temporales : Aunque es temporal, la carga viva máxima se calcula para situaciones donde la estructura podría estar en su capacidad total, como en eventos, emergencias o actividades de alta concurrencia.
  • Importante en diseño por resistencia : La carga viva máxima se utiliza en cálculos de resistencia para asegurar que los elementos estructurales (como vigas, columnas, y losas) soporten este nivel de carga sin fallar.

Ejemplos de Aplicación

  1. Edificios de oficinas y comerciales : La carga viva máxima puede contemplar el peso de todas las personas, equipos y mobiliario ocupando el espacio simultáneamente.
  2. Auditorios, estadios y gimnasios : Para estos espacios, la carga viva máxima corresponde a la capacidad total de personas y equipo, considerando una ocupación total en eventos.
  3. Puentes y estructuras de tránsito : En el caso de puentes, la carga viva máxima incluye el tráfico total de vehículos (peso máximo de carga) que podría circular al mismo tiempo. Importancia en el Diseño Estructural
  • Garantía de seguridad : Diseñar para la carga viva máxima asegura que la estructura sea segura y estable incluso bajo condiciones de máxima carga.
  • Factores de carga y seguridad : Las normativas como el ACI y las NTC definen factores de carga adicionales para la carga viva máxima, aumentando los márgenes de seguridad y permitiendo tolerar condiciones extremas. Ejemplo de Factores de Carga (Según Normativas)
  • En el ACI y NTC, la carga viva máxima se combina con otros factores en el diseño estructural para analizar condiciones extremas. Por ejemplo:
  • 1.2 carga muerta (D) + 1.6 carga viva (L) : Factor de seguridad aplicado a la carga viva máxima para calcular la resistencia necesaria.
  • 1.2 D + 1.6 L + 0.5 (Lr o S o R) : Considera la carga viva máxima combinada con cargas de techo (Lr), nieve (S) o lluvia (R). Diferencia con Carga Viva Media Mientras que la carga viva media representa el valor promedio que actúa a lo largo del tiempo, la carga viva máxima se calcula para momentos puntuales de máxima ocupación. La carga viva media es útil para cálculos de deformación y comportamiento a largo plazo, pero la carga viva máxima se considera principalmente para el diseño estructural de resistencia. La carga viva máxima es crucial en ingeniería estructural, ya que permite prever y diseñar estructuras que soporten condiciones de uso intensivo sin comprometer la estabilidad y seguridad de la construcción.

Carga viva accidental

La carga viva accidental es un tipo de carga que se considera en el diseño estructural para cubrir situaciones imprevistas o eventos excepcionales que pueden ocurrir de manera aleatoria y en momentos específicos. Estas cargas no son permanentes, pero deben incluirse para garantizar la seguridad de la estructura en situaciones extraordinarias o de emergencia.

parte del uso cotidiano de la estructura, sino que cubre riesgos adicionales de impacto o sobrecarga temporal. En resumen, la carga viva accidental es esencial en el diseño estructural para proteger las estructuras de eventos inesperados, mejorando su capacidad de resistir cargas inusuales y garantizando la seguridad en situaciones de emergencia o accidentes.