Source: https://www.scribd.com/document/2425838/101-completo
Timestamp: 2018-07-21 14:24:46
Document Index: 38060348

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Description: CIRSOC 101
Directora Técnica: Inga. Marta S. Parmigiani Coordinadora Area Acciones: Inga. Alicia M. Aragno Area Estructuras de Hormigón: Ing. Daniel A. Ortega Area Administración, Finanzas y Promoción: Lic. Mónica B. Krotz Venta de Publicaciones: Carmelo J. Caniza
 2002 Editado por INTI INSTITUTO NACIONAL DE TECNOLOGIA INDUSTRIAL Av. Leandro N. Alem 1067 – 7° piso - Buenos Aires. Tel. 4313-3013 Queda hecho el depósito que fija la ley 11.723. Todos los derechos, reservados. Prohibida la reproducción parcial o total sin autorización escrita del editor. Impreso en la Argentina. Printed in Argentina.
CAPITULO 1 – REQUISITOS GENERALES 1.1. 1.2. INTRODUCCIÓN CAMPO DE VALIDEZ 1 1 3
CAPITULO 2 – DEFINICIONES CAPITULO 3 – CARGAS PERMANENTES 3.1. CARGAS PERMANENTES
Tabla 3.1. Pesos unitarios de los materiales y conjuntos funcionales de construcción Tabla 3.2. Pesos unitarios de materiales de construcción y almacenables diversos CAPITULO 4 – SOBRECARGAS DE DISEÑO 4.1. 4.2. 4.3. CARGAS UNIFORMEMENTE DISTRIBUIDAS CARGAS CONCENTRADAS CARGAS EN PASAMANOS, SISTEMAS DE PROTECCIÓN, SISTEMAS DE BARRAS AGARRADERAS Y SISTEMAS DE BARRERAS PARA VEHÍCULOS
19 19 20 21 21 26 26 26 27 27 27
Tabla 4.1. Sobrecargas mínimas uniformemente distribuidas y sobrecargas mínimas concentradas 4.5. 4.6. ESTADOS DE CARGA PARCIALES CARGAS DE IMPACTO
4.7.2. Sobrecargas a utilizar para el cálculo de la losa de fondo del hueco de ascensor 4.7.3. Montacargas 4.8. 4.8.1. 4.8.2. 4.8.3. 4.8.4. 4.8.5. REDUCCIÓN DE LA SOBRECARGA Generalidades Sobrecargas pesadas Garajes para automóviles de pasajeros Destinos especiales Elementos estructurales especiales
27 28 28 28 28 28 29 29 29 29 29 30 30 31 31 31 31 32 32 33 33 33 33 33
Tabla 4.2. Factor de sobrecarga de elementos estructurales 4.9. SOBRECARGAS MÍNIMAS PARA CUBIERTAS
4.9.1. Cubiertas planas, con pendiente y curvas 4.9.2. Cubiertas para propósitos especiales 4.10 SOBRECARGAS PARA LOCALES DESTINADOS A COCHERAS DE AUTOMÓVILES
4.11. SOBRECARGAS PARA BALCONES 4.12. SOBRECARGAS PARA FÁBRICAS, TALLERES Y DEPÓSITOS 4.12.1. Sobrecargas para fábricas y talleres 4.12.2. Sobrecargas para depósitos 4.12.3. Identificación de la sobrecarga 4.13. AUTOELEVADORES 4.14 CARGAS PRODUCIDAS POR PUENTES GRÚAS
4.14.1. Carga máxima de rueda 4.14.2. Impacto vertical 4.14.3. Fuerza transversal 4.14.4. Fuerza longitudinal ANEXO I - CARGAS DE LLUVIA I.1. I.2. I.3. I.4. I.5. SIMBOLOGIA DESAGÜE DE CUBIERTAS CARGA DE LLUVIA DE DISEÑO INESTABILIDAD POR ACUMULACIÓN DE AGUA DESAGÜE CONTROLADO
El CIRSOC agradece muy especialmente a las Autoridades de la American National Standards Institute (ANSI) y de la American Society of Civil Engineers (ASCE) por habernos permitido adoptar como base para el desarrollo de este proyecto, el documento “Minimum Design Loads for Building and Other Structures” conocido como ASCE 7-95 (Revisión de ANSIASCE 7-93) y posteriormente ASCE 7-98.
“PROYECTO DE REGLAMENTO ARGENTINO DE CARGAS PERMANENTES Y SOBRECARGAS MÍNIMAS DE DISEÑO PARA EDIFICIOS Y OTRAS ESTRUCTURAS”
Ing. Alicia Aragno Coordinadora Área Acciones del CIRSOC
El nuevo Proyecto de Reglamento CIRSOC 101 “Reglamento Argentino de Cargas Permanentes y Sobrecargas Mínimas de Diseño para Edificios y otras Estructuras” se enmarca dentro de la segunda generación de Reglamentos Nacionales de Seguridad Estructural impulsada por el nuevo Comité Ejecutivo del CIRSOC a partir de la decisión de actualizar todo el cuerpo reglamentario en vigencia legal, para adecuarlo a las exigencias y desafíos que impone un mercado altamente competitivo y globalizado, en el cual los códigos redactados sobre la base de lineamientos internacionales de reconocido prestigio facilitarán un fluido intercambio de servicios de ingeniería y construcción. El Proyecto ha sido desarrollado en base de los Capítulos 3 y 4 del documento “Minimum Design Loads for Buildings and Other Structures”, edición 1998, redactado por la American Society of Civil Engineers (ASCE) y el American National Standards Institute (ANSI). La puesta en vigencia de la primera generación de reglamentos de seguridad estructural (1982) se llevó a cabo en el marco de un país caracterizado por: una economía cerrada, una fuerte influencia histórica de la escuela alemana (normas DIN) tanto en sus universidades como en sus profesionales y técnicos, grandes comitentes de obras públicas (escuelas, hospitales, obras sanitarias, puentes, caminos, presas, etc.) que eran empresas del Estado (Agua y Energía Eléctrica, Hidronor, Yacyretá). y con variables inexistentes como: la globalización, la apertura económica, las privatizaciones y los acuerdos regionales Sin embargo hoy, casi veinte años después, nos encontramos frente a una realidad muy diferente, caracterizada por: Un mercado altamente competitivo y globalizado, Mayores exigencias de calidad, economía y rapidez de ejecución, Una acelerada integración regional y
Una fuerte presencia de empresas extranjeras tanto a nivel de joint-venture para encarar proyectos de arquitectura e ingeniería puntuales como en el manejo de las empresas del estado que se privatizaron. Frente a este cuadro de situación el Comité Ejecutivo del CIRSOC debió, en muy corto tiempo, evaluar el nuevo perfil de usuario que tendrían los reglamentos y cuáles serían las necesidades que habría que satisfacer para acompañar el proceso adecuadamente. En este contexto surgió que los Reglamentos CIRSOC actualmente vigentes, inspirados en la escuela alemana (con excepción del conjunto de reglamentos sismorresistentes INPRES-CIRSOC 103, que reconocen su inspiración en la escuela norteamericana, para las acciones y en la escuela neocelandesa para las estructuras de hormigón) habían comenzado a quedar claramente distanciados de las tendencias internacionales actuales, resaltando el estado de aislamiento en que se encuentra nuestro país frente a las áreas con vigencia de códigos de seguridad estructural con base norteamericana o europea. El criterio general sustentado, ha sido el de mantener la mayor fidelidad al documento adoptado como base, dado que el mismo es el resultado de numerosos y calificados estudios, investigaciones y ensayos, y ha demostrado buenos resultados en los años de aplicación que lleva en los países donde se encuentra en vigencia. En la decisión de adoptar como modelo un documento internacional reconocido, fue decisivo considerar el acceso a la bibliografía y sobre todo la necesidad de que el Proyecto CIRSOC 101 se actualice frecuentemente siguiendo los avances propuestos por el documento base, dado que, de lo contrario, el esfuerzo de armonizar este proyecto con las tendencias internacionales podría resultar vano, si no se asegurara la continuidad de su actualización. El período de discusión pública nacional de este Proyecto se extenderá desde el 1° de enero de 2003 hasta el 31 de diciembre de 2003. Por último, deseamos recordar y agradecer a todos los profesionales que colaboraron en este área desde el comienzo de la actividad del CIRSOC, ya que con su esfuerzo y dedicación hicieron posible que hoy podamos disponer de esta segunda generación de Reglamentos de Seguridad Estructural. Confiamos en que este nuevo Proyecto, producto del consenso técnico y político de las instituciones que acompañaron la iniciativa, sea bien recibido por la comunidad en su conjunto, y que sus profesionales nos acompañen con buena predisposición y espíritu de colaboración, no sólo durante la etapa de discusión pública, sino también en el proceso de asimilación y aceptación que todo cambio conlleva. Ustedes, como usuarios, son los verdaderos destinatarios del esfuerzo encarado. Esperamos su opinión.
INGA. MARTA S. PARMIGIANI Directora Técnica
"Reglamento Argentino de Cargas Permanentes y Sobrecargas Mínimas de Diseño para Edificios y Otras Estructuras” en Discusión Pública Nacional (1° de Enero 2003- 31 de Diciembre 2003)
Las observaciones, comentarios y sugerencias se deberán enviar a la Sede del CIRSOC, Balcarce 186 1º piso of. 138 (C1064AAD) Buenos Aires, hasta el 31 de diciembre de 2003, siguiendo la metodología que a continuación se describe: 1. Se deberá identificar claramente el proyecto de reglamento que se analiza, como así también el artículo y párrafo que se observa. 2. Las observaciones se deberán acompañar de su fundamentación y de una redacción alternativa con el fin de que el coordinador del proyecto observado comprenda claramente el espíritu de la observación. 3. Las observaciones, comentarios y sugerencias deberán presentarse por escrito, firmadas y con aclaración de firma, y deberán enviarse por correo o entregarse en mano. Se solicita detallar Dirección, Tel, Fax, e-mail con el fin de facilitar la comunicación. 4. No se aceptarán observaciones enviadas por fax o e-mail, dado que estos medios no permiten certificar la autencidad de la firma del autor de la observación. Confiamos en que este proyecto le interese y participe activamente.
Metodología para el envío de observaciones, comentarios y sugerencias a los
Comentarios al Proyecto de Reglamento CIRSOC 101
CAPITULO 1. REQUISITOS GENERALES
1.1.1. En el presente Reglamento se definen los términos más usados relacionados con las cargas permanentes y las sobrecargas de diseño, y se indican los valores mínimos a tener en cuenta en el cálculo de edificios y otras estructuras. No se incluyen las cargas de origen climático ni las solicitaciones provenientes de coacciones; sin embargo, debido a la brevedad del tema y a su extensa aplicación, en el Anexo se presentan las cargas de lluvia. 1.1.2. Los valores indicados en este Reglamento son valores nominales. Excepto en los casos específicamente indicados, estos valores no incluyen los efectos dinámicos inherentes a la función de las cargas, los que se deben analizar en los casos en que corresponda.
Este Reglamento es aplicable a todas las construcciones que se realicen dentro del territorio de la República Argentina. Su aplicación es obligatoria para todas las obras públicas nacionales. En el caso de obras provinciales o municipales o privadas, la obligatoriedad surge de las Ordenanzas, Disposiciones, Decretos o Leyes aprobados por las autoridades correspondientes. Para los casos de carga no previstos en el presente Reglamento, o cuando las intensidades mínimas establecidas puedan superarse, se deberá efecturar la determinación y justificación de la carga y sobrecarga adoptadas. A los efectos de determinar los diferentes estados de carga y las combinaciones que actúan en una estructura, el presente Reglamento se debe aplicar conjuntamente con los siguientes documentos CIRSOC: Reglamento CIRSOC 102-2001 Reglamento INPRES - CIRSOC 103-2000 Reglamento CIRSOC 104 Reglamento CIRSOC 201-2002 Reglamento CIRSOC 301-2000 Recomendación CIRSOC 303-2003 Reglamento Argentino de Acción del Viento sobre las Construcciones Reglamento Argentino para Construcciones Sismorresistentes Acción de la Nieve y del Hielo sobre las Construcciones Reglamento Argentino de Estructuras de Hormigón Reglamento Argentino de Estructuras de Acero para Edificios Estructuras Livianas de Acero (en preparación)
Cargas: Fuerzas que resultan del peso de todos los materiales de construcción, del peso y actividad de sus ocupantes y del peso del equipamiento. También de efectos ambientales y climáticos tales como nieve, viento, etc. Cargas nominales: La magnitud de las cargas especificadas en los Capítulos 3 y 4 del Reglamento. Coacciones: Esfuerzos internos originados por deformación diferida, retracción de fraguado, variación de temperatura, cedimiento de vínculos, etc. Sólo se producen en estructuras hiperestáticas. Cargas permanentes: Cargas en las cuales las variaciones a lo largo del tiempo son raras o de pequeña magnitud y tienen un tiempo de aplicación prolongado. En general, consisten en el peso de todos los materiales de construcción incorporados en el edificio, incluyendo pero no limitado a paredes, pisos, techos, cielorrasos, escaleras, elementos divisorios, terminaciones, revestimientos y otros items arquitectónicos y estructurales incorporados de manera similar, y equipamiento de servicios con peso determinado. Sobrecargas: Son aquellas originadas por el uso y ocupación de un edificio u otra estructura, y no incluye cargas debidas a la construcción o provocadas por efectos ambientales, tales como nieve, viento, acumulación de agua, sismo, etc. Las sobrecargas en cubiertas son aquellas producidas por materiales, equipos o personal durante el mantenimiento, y por objetos móviles o personas durante la vida útil de la estructura.
Cap.2 - 3
CAPITULO 3. CARGAS PERMANENTES
3.1. CARGAS PERMANENTES
3.1.1. Cuando se determinen las cargas permanentes con propósito de diseño, se deben usar los pesos reales de los materiales y elementos constructivos. En ausencia de información fehaciente, se usarán los valores que se indican en el presente Reglamento. 3.1.2. Las cargas permanentes se obtendrán multiplicando los volúmenes o superficies considerados en cada caso, por los correspondientes pesos unitarios que se indican en la Tabla 3.1. para los materiales y conjuntos funcionales de construcción y en la Tabla 3.2. para otros materiales de construcción y almacenables diversos. 3.1.3. Cuando estas cargas tengan el carácter de estabilizante, se determinará exhaustivamente su valor en cada caso particular, para no asignarles un valor en exceso. 3.1.4. Cuando se determinen las cargas permanentes con propósito de diseño, se debe incluir el peso del equipamiento fijo de servicios, tal como instalación sanitaria, instalación eléctrica, sistemas de calefacción, ventilación y aire acondicionado. 3.1.5. En edificios de oficinas u otros edificios, donde se levantarán o redistribuirán elementos divisorios interiores, se debe prever el peso de dichos elementos, ya sea que éstos se muestren o no en los planos, a menos que la sobrecarga especificada exceda los 4 kN/m2. TABLA 3.1. Pesos unitarios de los materiales y conjuntos funcionales de construcción
Elemento • Cielorrasos
Cielorraso de placas superlivianas, tipo poliestireno expandido, espuma flexible de poliuretano, incluida estructura de sostén, 50 mm de espesor Cielorraso suspendido de placa acústica de fibra mineral incluida estructura de sostén Cielorraso de listones de acero, incluida estructura sostén Cielorraso de placas huecas de policloruro de vinilo rígido, incluida estructura de sostén Cielorraso termo - acústico con elementos modulares de fibra de madera montados sobre elementos metálicos o enlistonado de madera, incluidos éstos
Peso unitario kN/m2 (1)
Peso unitario kN/m3 (1)
Cielorraso con elementos modulares de asbesto cemento, montado sobre elementos metálicos o enlistonado de madera, incluidos éstos Cielorraso de plaquetas de yeso, montadas sobre armadura de aluminio Mezcla de cemento, cal, arena, con material desplegado Yeso con metal desplegado
0,15 0,20 0,50 0,18
Chapa ondulada de fibra orgánica, sin estructura sostén Chapa acanalada de sección ondulada o trapezoidal de aluminio sin estructura de sostén 0,6 mm de espesor (onda chica) 0,8 mm de espesor (onda grande) 1,0 mm de espesor (onda grande) Chapa ondulada de asbesto cemento 4 mm de espesor (onda chica) 6 mm de espesor (onda grande) 8 mm de espesor (onda grande) Chapa acanalada de perfil ondulado o trapezoidal de acero incado o aluminizado 0,4 mm de espesor 0,7 mm de espesor 1,0 mm de espesor Chapa de cobre de 0,6 mm de espesor, sobre entablonado, incluido éste Chapa de zinc de 0,7mm de espesor, sobre entablonado, incluido éste Chapa de plástico reforzado, espesor 1,5 mm sobre enlistonado incluido éste Cubierta impermeabilizante con base de tela o cartón asfáltico de siete capas Doble chapa de aluminio con núcleo de poliestireno expandido Teja asfáltica sobre enlistonado, incluido éste Teja de asbesto cemento, sobre entablonado, incluido éste Teja cerámica tipo español, colonial o árabe, sobre entablonado incluido éste Teja cerámica tipo de Marsella o francés, sobre entablonado, incluido éste 0,03
0,025 0,03 0,04 0,10 0,15 0,20 0,04 0,07 0,10 0,25 0,25 (*) 0,15 0,10 0,13 0,20 0,30 (*) 0,9 (*) 0,65 (*)
(*) Para cubiertas montadas sobre enlistonado solamente, a los valores de la tabla se les debe restar 0,1 kN/m
Cap. 3 - 6
0,7 (*) 0,8
Teja cerámica tipo flamenco, sobre entablonado, incluido éste Teja cerámica tipo normando, sobre entablonado, incluido éste Teja de mortero de cemento, tipo romano, sobre enlistonado, incluido éste Teja de pizarra natural, sobre entablonado, incluido éste Teja de pizarra artificial, sobre entablonado, incluido éste Teja de vidrio, sin estructura sostén
0,5 0,9 0,45 (*) 0,45
Hormigón de cemento pórtland, arena y canto rodado o piedra partida sin armar armado Hormigón de cemento pórtland, arena y agregado basáltico Hormigón de cemento pórtland, arena y cascote Hormigón de cemento pórtland, arena y mineral de hierro Hormigón de cemento pórtland, arena y arcilla expandida Hormigón de cal, arena y cascote Hormigón con agregado de poliestireno de alta densidad •
22 24 24 18 36 8 a 20 16 5 a 12
Bloque de mortero de cemento celular Bloque hueco de hormigón Bloque hueco de hormigón liviano Ladrillo hueco cerámico portante, % huecos mayor que 50 Ladrillo hueco cerámico no portante, % huecos mayor que 60 Ladrillo cerámico macizo común Ladrillo de yeso
(**) Definidos según normas IRAM 12502 y 12566
5,5 14 11 9 7 14 10
Cap. 3 - 7
Ladrillo hueco de vidrio
Blanda (dureza Janka menor que 30 Mpa (2)) (pino Paraná, pino Spruce, etc) Semidura (dureza Janka entre 30 y 45 Mpa) (petiribí, pinotea, etc) Dura (dureza Janka entre 45 y 60 MPa) (lapacho, viraró, incienso, etc.) Muy dura (dureza Janka mayor que 60 MPa) (quebracho colorado, curupay, etc.) 6 9 11 13
Con revoque o completa, mortero a la cal o cemento Bloque hueco de hormigón Bloque hueco de hormigón liviano Ladrillo cerámico macizo común Ladrillo hueco cerámico portante, % huecos mayor que 50 Ladrillo hueco cerámico no portante,% huecos mayor que 60 Ladrillo refractario Ladrillo de yeso Piedra arenisca Piedra granítica Sin revoque, mortero a la cal o cemento Bloque hueco de hormigón Bloque hueco de hormigón liviano Ladrillo cerámico macizo común Ladrillo hueco cerámico portante, % huecos mayor que 50 Ladrillo hueco cerámico no portante, % huecos mayor que 60 18 16 18 12 10,5 27 10 27 26 16 14 17 10 8
• Morteros y Enlucidos
Cap. 3 - 8
16 21 19 22 17 19 19 17 21 13
Mortero de cal, arena y polvo de ladrillos Mortero de cemento pórtland y arena Mortero de cemento pórtland, cal y arena Mortero de bitumen y arena Enlucido de cal Enlucido de cal y cemento pórtland Enlucido de cal y puzolana Enlucido de cal y yeso Enlucido de cemento pórtland Enlucido de yeso
• Pisos y Contrapisos
Adoquín de madera 76 mm, sobre mastic, sin relleno Adoquín de madera 76 mm, sobre base de mortero de 13mm Baldosa cerámica, 12 mm de espesor Baldosa de gres cerámico, 20 mm de espesor Baldosa de vidrio plana sobre estructura de acero Baldosa vinílica, 3,2 mm de espesor Baldosa de mortero de cemento Baldosón granítico, 38 mm de espesor Linóleo o loseta de goma, 6 mm de espesor Mosaico calcáreo, 20 mm de espesor Mosaico de granito reconstituido Parquet común, hasta 14 mm de espesor madera dura madera semidura 0,90 0,05 0,42 0,60 0,15 0,12 0,48 0,77 0,28 0,38 0,45 0,07 22 23
Piso de madera, hasta 22 mm de espesor madera dura madera semidura Piso elevado o flotante Porcelanato Chapa rayada/ lisa, 6 mm de espesor 8 mm de espesor 10 mm de espesor Contrapiso de cal, arena, polvo de ladrillo y cascote Contrapiso de cemento, arena y cascote Contrapiso de piedra o canto rodado con mortero de cal
0,25 0,20 0,40 0,20 0,47 0,63 0,78
Placa de yeso simple montada sobre bastidor metálico, 95 mm de espesor Placa de yeso doble montada sobre bastidor metálico, 120 mm de espesor Panel premoldeado de yeso cerámico autoportante, 70 mm de espesor 100 mm de espesor 0,35 0,55 0,55 0,65
• Vidrios, Policarbonatos y Acrílicos
Espesor Vidrio sin armar en mm Plano transparente Sencillo 2,0 Doble 2,7 Triple 3,6 Grueso 4,2 Plano translúcido 2,9 por cada mm más de espesor de vidrio 6,0 Vidrio armado por cada mm.más de espesor de vidrio Cristal laminado de seguridad, resistente a golpes 2 capas 3 c/u 2 capas 4 c/u 3 a 10 Vidrio templado por cada milímetro de espesor de vidrio Policarbonato alveolar translúcido 6 8 10
0,05 0,068 0,09 0,105 0,072 0,025 0,15 0,025 0,016 0,020 0,025 0,014 0,0175 0,0204
Cap. 3 - 10
Policarbonato compacto transparente por cada mm de espesor de policarbonato Poliacrílico con fibra de alta tenacidad, translúcido 2a6 2 4 6
0,012 0,028 0,047 0,07
(1) 1 kN ≅ 100 kgf; (2) 1 MPa ≅ 10 kgf/cm2.
TABLA 3.2. Pesos unitarios de materiales de construcción varios y almacenables diversos
Elemento • Combustibles (*)
Aserrín de madera Carbón de antracita, a granel Carbón bituminoso, a granel Carbón de lignito, a granel Carbón de turba, seco, suelto Coque Combustibles líquidos (ver líquidos) Madera en astillas Madera en trozos
2 8,2 7,4 7,4 3a6 6,5 ver líquidos 2 4,5
Aceites en general Aceite de ricino Acetona
9,3 9,7 7,9
Dado que los pesos unitarios de estos combustibles son extremadamente variables con el grado de humedad, el tamaño de las piezas del granel y el origen del material, se recomienda expresamente verificar los pesos unitarios antes de adoptar valores de la Tabla.
Acido clorhídrico al 40% Acido nítrico al 68% Acido sulfúrico al 98% Agua Alcohol etílico Anilina Bencina Benceno (benzol) Cerveza Creosota Dieseloil Fueloil Gas butano Gas propano Gasoil Glicerina Leche Mercurio Petróleo crudo Querosene Nafta Vino
1 kN ≅ 100 kgf. 1 MPa ≅ 10 kgf/cm2.
12 14,1 18,4 10 8 10,4 7,4 9 10,3 11 9 10 5,7 5 9 12,5 10,3 136 9 8 7,5 10
Cap. 3 - 12
Elemento • Materiales de construcción varios
Arcilla expandida por cocción de grano fino: no mayor que 3 mm de grano intermedio: de 3 a 10 mm de grano grueso: mayor que 10 mm Cal en pasta en polvo viva Cascote de ladrillo, apilado Cemento suelto Escoria de altos hornos granulada Escoria de altos hornos en trozos Granza de ladrillo Grava o canto rodado, seco Perlita expandida Piedra partida, apilada cuarcítica granítica Policloruro de vinilo (PVC) Polvo de ladrillo Suelo cemento Suelo, no sumergido Arcilla, seca Arcilla, húmeda Arcilla y grava, seca Arena y grava, seca, suelta Arena y grava, seca, densa Arena y grava, húmeda Limo, húmedo y poco compacto Limo, húmedo y compacto Limo, muy húmedo (**) Se determinará en cada caso de acuerdo con las proporciones y tipo de suelo
9 7,5 6,5 13 6 8 13 14 11 15 10 17 1,3 14 16 14 9 (**) 9,9 17,3 15,7 15,7 17,3 18,9 12,3 15,1 17
Suelo sumergido Arcilla Arena o grava Arena o grava y arcilla Fango de río Tierra negra o vegetal Yeso para cielorrasos y enlucidos en polvo
12,6 9,4 10,2 14,1 11 13 12
Abonos artificiales Adobe Alquitrán Amianto Aserrín (en bolsa) Asfalto Azufre sólido Basura Brea Cacao Cáñamo Carburo de calcio Caucho (en bruto) Corcho Cuero Estiércol apelmazado Estiercol suelto Harina de pescado Hielo
12 16 12 20 3 13 20 7 11 5,5 15 9 10 3 10 18 12 8 9
Cap. 3 - 14
Lana en fardos Libros y documentos apilados Masilla Mica Mineral de hierro Naftalina Papel apilado Papel en rollos Parafina Pieles Pirita Pólvora prensada Pólvora suelta Porcelana y loza apilada (incluye espacios huecos) Prendas y Trapos (empaquetados) Resina artificial Sal gema Sal molida (gruesa)
13 8.5 12 32 30 11,5 11 15 9 9 27 17,5 9 11 11 12 22 8
Acero Acero al cromo Acero al níquel Aluminio Bronce
78,5 77 82 27 86
Cobre Estaño Hierro colado Hierro forjado Latón Magnesio Níquel Plata Plomo Zinc
89 74 71 76 86 18,5 89 106 114 72
• Productos agrícolas (a granel)
Ajo Algodón en fardos Alpiste Arroz cáscara Arveja Avena Azúcar suelta (a granel) Azúcar compacta Café Cebada cervecera Cebada forrajera Cebolla Centeno Cítricos en general
1,5 14 7,5 6 8 5 9,5 16 7 6,5 6 7 6 3,2
Cap. 3 - 16
Expellers de algodón Expellers de girasol Expellers de lino Expellers de maní Forraje Frutas frescas Girasol Harina Heno prensado Hortaliza de hoja Legumbres varias Lino Maíz desgranado Maíz en mazorca Malta triturada Maní descascarado Mijo Nabo Papa Poroto Remolacha azucarera (desecada y cortada) Remolacha Sémola Soja
5 4,5 6,5 5,5 7 7 4 6 1,7 1,3 8 6,5 7,5 6,3 4 6,5 8,5 7,5 7,5 7,5 3 7,5 5,5 7
Sorgo granífero Tabaco en fardos Tomate fresco Trigo Verdura Zanahorias
7,5 5 6,8 8 4,5 7,5
Arenisca Arenisca porosa Basalto o Meláfiro Caliza compacta Caliza porosa Cuarzo Diabasa Diorita Dolomita Gneiss Gabro Granito Mármol Pizarra Pórfido Sienita Travertino 26 24 30 28 24 27 28 30 29 30 30 28 28 28 28 28 24
Cap. 3 - 18
CAPITULO 4. SOBRECARGAS DE DISEÑO
4.1. CARGAS UNIFORMEMENTE DISTRIBUIDAS
4.1.1. Las sobrecargas usadas en el diseño de edificios y otras estructuras serán las máximas esperadas para el destino deseado en la vida útil de la construcción, pero en ningún caso deben ser menores que las cargas mínimas uniformemente distribuidas requeridas en la Tabla 4.1. 4.1.2. Ver artículo 3.1.5
4.2. CARGAS CONCENTRADAS
Los pisos y otras superficies similares se deben diseñar para soportar con seguridad las cargas uniformemente distribuidas prescriptas en el artículo 4.1 o la carga concentrada en kN dada en Tabla 4.1., la que produzca las mayores solicitaciones. A menos que se especifique de otra manera, se debe suponer que la carga concentrada indicada se distribuirá uniformemente sobre un área cuadrada de 0,75 m de lado (0,56 m2) y estará localizada de manera tal de producir los máximos efectos de carga en los elementos estructurales. Para el caso de cubiertas de edificios destinados a depósitos, almacenamientos comerciales y de manufactura, y entrepisos de garajes comerciales, cualquier nudo del cordón inferior de cabriadas expuestas de cubierta, o cualquier nudo perteneciente al sistema estructural de cubierta sobre el que apoyan cabriadas, debe ser capaz de soportar junto con su carga permanente, una carga concentrada suspendida no menor que 9 kN. Para todos los otros destinos el valor de la carga concentrada es de 1 kN.
4.3. CARGAS EN PASAMANOS, SISTEMAS DE PROTECCIÓN, SISTEMAS DE BARRAS AGARRADERAS, Y SISTEMAS DE BARRERAS PARA VEHÍCULOS
4.3.1. Definiciones Escalera fija: una escalera que está permanentemente adherida a una estructura, edificio o equipo. Pasamanos: es una baranda que se toma con las manos que sirve de guía y soporte. El conjunto de pasamanos incluye la baranda, fijaciones y estructura de soporte.
Sistema de protección: un sistema de elementos estructurales del edificio cercano a lugares abiertos de una superficie elevada que tiene el propósito de minimizar la probabilidad de caída de personas, equipo o material desde dicha superficie elevada. Sistema de barras agarraderas: una barra dispuesta para soportar el peso de una persona en ubicaciones tales como toilets, duchas, y cerramientos de bañeras. Sistema de barreras para vehículos: un sistema de elementos estructurales del edificio cercano a lugares abiertos de un piso o rampa de garaje, o paredes de edificio, que actúa como límite para vehículos. 4.3.2. Cargas A Los conjuntos de pasamanos y sistemas de protección se deben diseñar para resistir una carga de 1 kN/m aplicada en cualquier dirección en la parte superior y transferir esta carga a través de los soportes a la estructura. Para viviendas unifamiliares, la carga mínima es de 0,4 kN/m. También, todos los montajes de pasamanos y sistemas de protección deben resistir una única carga concentrada de 1 kN, aplicada en cualquier dirección, en cualquier punto a lo largo de la parte superior, y deben tener dispositivos de unión y estructura soporte para transferir esta carga a los elementos estructurales apropiados del edificio. No es necesario suponer que esta carga actúe conjuntamente con las cargas repartidas especificadas en el párrafo precedente. Las guías intermedias (todas excepto los pasamanos), balaustradas y paneles de relleno se deben diseñar para soportar una carga normal aplicada horizontalmente de 0,25 kN sobre un área que no exceda 0,3 m de lado, incluyendo aberturas y espacios entre barandas. No es necesario superponer las reacciones debidas a estas cargas con aquellas de cualquiera de los párrafos precedentes. Los sistemas de barras agarraderas se deben diseñar para resistir una carga concentrada única de 1 kN aplicada en cualquier dirección en cualquier punto. Los sistemas de barreras para vehículos, en el caso de automóviles de pasajeros, se deben diseñar para resistir una única carga de 30 kN aplicada horizontalmente en cualquier dirección al sistema de barreras, y debe tener anclajes o uniones capaces de transferir esta carga a la estructura. Para el diseño del sistema, se debe suponer que la carga va a actuar a una altura mínima de 0,5 m por encima de la superficie del piso o rampa sobre un área que no exceda 0,3 m de lado, y no es necesario suponer que actuará conjuntamente con cualquier carga para pasamanos o sistemas de protección especificada en los párrafos precedentes. Las cargas indicadas no incluyen sistemas de barreras en garajes que guarden ómnibus y camiones; en estos casos se deben realizar los análisis apropiados que contemplen estas situaciones. La sobrecarga mínima de diseño sobre escaleras fijas con peldaños es una carga concentrada única de 1,35 kN, y se debe aplicar en cualquier punto para producir el máximo efecto de carga sobre el elemento que se está considerando. La valor y posición de la sobrecarga concentrada adicional debe ser un mínimo de 1,35 kN cada
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3 m de altura de escalera. Las escaleras de barco, con huellas en vez de peldaños, deben tender cargas de diseño mínimas como las escaleras definidas en la Tabla 4.1.. E Donde las barandas de las escaleras fijas se extienden encima de un piso o plataforma ubicada en la parte superior de la escalera, la extensión de la baranda a cada lado, se debe diseñar para resistir una sobrecarga concentrada de 0,4 kN en cualquier dirección y a cualquier altura, hasta la parte superior, de la extensión lateral de baranda.
4.4. CARGAS NO ESPECIFICADAS
Para destinos no específicamente indicados en la Tabla 4.1., la sobrecarga de diseño debe ser determinada por similitud con los valores indicados para los destinos existentes. Si se tratara de un caso totalmente atípico y que afectara la seguridad pública, se deberán determinar las cargas de acuerdo con un método aprobado por la autoridad bajo cuya jurisdicción se realiza la obra. TABLA 4.1. Sobrecargas mínimas uniformemente distribuidas y sobrecargas mínimas concentradas
Concentrada (kN)
Archivos Azoteas y terrazas donde pueden congregarse personas azoteas accesibles privadamente azoteas inaccesibles Balcones viviendas en general casas de 1 y 2 familias, no excediendo 10 m2 otros casos Baños viviendas otros destinos
5 3 artículo 4.12.
Bibliotecas salas de lectura salas de almacenamiento de libros corredores en pisos superiores a planta baja corredores en planta baja Bowling, billar y áreas recreacionales similares Cielorrasos con posibilidad de almacenamiento áreas de almacenamiento liviano áreas de almacenamiento ocasional accesibles con fines de mantenimiento Cocinas viviendas otros destinos Comedores, restaurantes y confiterías
3 7 (5) 4 5 4
Corredores (Circulación) planta baja otros pisos, lo mismo que el destino al que sirve, excepto otra indicación en esta Tabla Cuartos de máquinas y calderas
Cubiertas inaccesibles
Comercio (Negocios) venta al menudeo planta baja
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pisos superiores comercio al por mayor, todos los pisos
Uniforme (kN/m2) 4 6
Concentrada (kN) 4,5 4,5
artíc. 4.3.2. C
Depósitos (serán diseñados para cargas más pesadas si el almacenamiento previsto lo requiere) liviano pesado Entrepiso liviano, sobre un área de 650 mm2
6 12 (artíc 4.13.) 1
Escuelas aulas corredores en pisos superiores a planta baja corredores en planta baja Estrados y tribunas Estadios sin asientos fijos con asientos fijos (ajustados al piso) Escaleras y caminos de salida viviendas y hoteles en áreas privadas todos los demás destinos Escotillas y claraboyas
3 4 5 5 (artíc. 4.6.2.) artículo 4.6.2. 5 3
Fábricas manufactura liviana manufactura pesada
artículo 4.13. 6 12
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Garajes (para automóviles solamente) camiones y ómnibus Gimnasios, áreas principales y balcones
2,5 artículo 4.10. artículo 4.11.3. 5 (3)
Hospitales salas de operaciones, laboratorios habitaciones privadas salas corredores en pisos superiores a planta baja Hoteles (ver usos residenciales) Instituciones carcelarias celdas corredores Lavaderos viviendas otros destinos Marquesinas y estructuras de entrada a edificios
Oficinas, (Edificios para Oficinas) salas de computación y archivo se diseñarán para cargas mayores basadas en el destino previsto salones de entrada y corredores de planta baja oficinas corredores en pisos superiores a planta baja
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Pasarelas y plataformas elevadas (que no corresponden a vías de escape) Patios y lugares de paseo Piso enrejado en sala de máquinas de ascensores (sobre un área de 2500 mm2) Salones de reunión, teatros y cines asientos fijos, sujetos al piso salones asientos móviles plataformas (reunión) pisos de escenarios salas de proyección Salones de baile y fiesta Salidas de Incendio en viviendas unifamiliares unicamente Sistemas de piso flotante uso para oficina uso para computación Templos Usos Residenciales (casa habitación, departamentos) viviendas para 1 y 2 familias todas las áreas excepto balcones escaleras hoteles, casas multifamiliares y departamentos habitaciones privadas y corredores que las sirven
3 5 5 5 7 5 5 5 2
2 (4) 2 2
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habitaciones de reunión y corredores que las sirven
Uniforme (kN/m2) 5
Veredas, entradas vehiculares y patios sujetos a entradas de camiones Vestuarios
NOTAS (1) Los cielorrasos accesibles normalmente no están diseñados para soportar personas. El valor en esta Tabla propone tener en cuenta almacenamiento liviano, elementos colgados ocasionales o una persona para mantenimiento ocasional, si fuera necesario soportar el peso de mayor cantidad de personas, éste se deberá tener en cuenta. (2) La carga concentrada mínima sobre los escalones de una escalera es 1,35 kN (3) También se deben tener en cuenta las fuerzas de balanceo horizontales paralelas y normales a la longitud de los asientos (4) En "todas las áreas" se incluyen baños, cocinas, lavaderos, comedores, salas de estar y dormitorios. (5) Se recomienda efectuar el cálculo con cargas y equipos reales. En ningún caso la sobrecarga a utilizar será menor que la fijada en esta Tabla.
4.5. ESTADOS DE CARGA PARCIALES
Se debe tener en cuenta la sobrecarga aplicada con su intensidad total sólo a una parte de la estructura o elemento estructural, si ello produce efectos más desfavorables que la misma sobrecarga aplicada sobre toda la estructura o sobre el elemento estructural completo.
4.6. CARGAS DE IMPACTO
Se supondrá que las cargas especificadas en los artículos 4.1.1 y 4.3.2 incluyen condiciones de impacto habituales. Para destinos que involucren vibraciones y/o fuerzas de impacto inusuales, se tomarán recaudos en el diseño estructural. 4.6.1. Maquinaria A los efectos de considerar el impacto, los valores de las cargas de las maquinarias se deben incrementar como mínimo en los siguientes porcentajes: 1. maquinaria de ascensor 2. maquinaria liviana, funcionando con motor o por eje 100% 20%
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3. maquinaria de movimiento alternativo o unidades impulsadas con fuerza motriz 4. colgantes para pisos o balcones,
Los porcentajes anteriores se deben incrementar en la medida que así lo indique el fabricante de la maquinaria. 4.6.2. Tribunas, estadios y estructuras similares Suelen estar sujetas a cargas de impacto causadas por muchedumbres moviéndose al unísono ya sea saltando o pisando fuerte. Para tener en cuenta este efecto, y en la medida que no se realicen cálculos más precisos, se puede adoptar un coeficiente de impacto de 1,5 por el que se deberán multiplicar las cargas para realizar el cálculo de los elementos estructurales cercanos a la ubicación de la carga. El efecto de este impacto en los elementos lejanos es despreciable, por lo que no resulta indispensable considerarlo. Por ejemplo, en el diseño de las fundaciones.
4.7. ASCENSORES Y MONTACARGAS
4.7.1. Sobrecargas a utilizar para el cálculo de losas de salas de máquinas para ascensores En la zona de correspondencia con el hueco y si no se conocen exactamente las cargas, y su punto de aplicación, se debe considerar una sobrecarga de: A Cuando el equipo propulsor se encuentra emplazado sobre la losa: Area del hueco en m2: < 1,00 40 kN/m2 2 Area del hueco en m : de 1,00 a 1,50 35 kN/m2 2 Area del hueco en m : > 1,50 25 kN/m2 Cuando el equipo propulsor no se encuentra emplazado sobre la losa y únicamente están aplicadas las poleas de reenvío: Area del hueco en m2: < 1,00 70 kN/m2 2 Area del hueco en m : de 1,00 a 1,50 60 kN/m2 2 Area del hueco en m > 1,50 35 kN/m2 En el resto de la losa se debe tomar una sobrecarga de 8 kN/m2
4.7.2. Sobrecargas a utilizar para el cálculo de la losa de fondo del hueco de ascensor, cuando ésta no apoya total y directamente sobre el terreno: Area del hueco en m2: Area del hueco en m2: Area del hueco en m2: < 1,00 de 1,00 a 1,50 > 1,50 35 kN/m2 30 kN/m2 18 kN/m2
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4.7.3. Montacargas Se deberá justificar en cada caso la carga adoptada, siendo obligatorio en todos los casos, además de la placa exigida en el artículo 4.12.3., la colocación de otra, de características similares dentro de la cabina, con indicación de la carga útil.
4.8. REDUCCIÓN DE LA SOBRECARGA
Las sobrecargas mínimas uniformemente distribuidas Lo de Tabla 4.1., se pueden reducir de acuerdo con las siguientes disposiciones. 4.8.1. Generalidades Sujetos a las limitaciones de los artículos 4.8.2. a 4.8.5., los elementos para los cuales el valor de (KLLAt ) es 38 m2 ó más, se pueden diseñar con una sobrecarga reducida de acuerdo con la siguiente fórmula:
 15 L = L0  0, 25 +  K LL At 
L L0 KLL At
sobrecarga de diseño reducida por metro cuadrado de área que soporta el elemento sobrecarga de diseño no reducida por metro cuadrado de área que soporta el elemento (ver Tabla 4.1.) factor de sobrecarga del elemento (ver Tabla 4.2.) área tributaria en metros cuadrados.
L no será menor que 0,5 Lo para elementos que soportan un piso y L no será menor que 0,4 Lo para elementos que soportan dos o más pisos. 4.8.2. Sobrecargas pesadas
Las sobrecargas que exceden 5 kN/m2 no se reducirán, excepto las sobrecargas para elementos que sopotan dos o más pisos, que se pueden reducir en 20%.
4.8.3. Garajes para automóviles de pasajeros
Las sobrecargas no se reducirán en garajes para automóviles de pasajeros, excepto las sobrecargas para elementos que soportan dos ó más pisos, que se pueden reducir en 20%.
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4.8.4. Destinos especiales
Las sobrecargas de 5 kN/m2 o menores, no se reducirán en lugares destinados a reunión pública.
4.8.5. Elementos estructurales especiales
Las sobrecargas no se reducirán para losas de una sola dirección excepto lo permitido en el Artículo 4.8.2. Las sobrecargas de 5 kN/m2 o menores no se reducirán para elementos de cubierta, excepto lo que se especifica en el artículo 4.9.
TABLA 4.2. Factor de sobrecarga de elementos estructurales, KLL Elemento KLL
Columnas interiores Columnas exteriores sin losas en voladizo Columnas de borde con losas en voladizo Columnas de esquina con losas en voladizo Vigas de borde sin losas en voladizo Vigas interiores Todos los demás elementos no identificados arriba incluyendo Vigas de borde con losas en voladizo Vigas en voladizo Losas en dos direcciones Elementos sin disposiciones para transferencia continua de corte normal al tramo
(1) En lugar de los valores de Tabla, se permite calcular KLL
4.9. SOBRECARGAS MÍNIMAS PARA CUBIERTAS
4.9.1. Cubiertas planas, con pendiente y curvas
Las cubiertas comunes planas, con pendiente y curvas se diseñarán para las sobrecargas especificadas en la ecuación (4.2.) u otras combinaciones de cargas de control fijadas en los reglamentos específicos de cada material, aquélla que produzca las mayores solicitaciones.
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En estructuras tales como invernaderos, donde se usa andamiaje especial como superficie de trabajo para obreros y materiales durante las operaciones de reparación y mantenimiento, no se podrá usar una carga de cubierta menor que la especificada en la ecuación (4.2) a menos que la apruebe la autoridad bajo cuya jurisdicción se realiza la obra.
Lr = 0,96 R1 R2
0,58 ≤ Lr ≤ 0,96
sobrecarga de cubierta por metro cuadrado de proyección horizontal en kN/m2
Los factores de reducción R1 y R2 se determinarán como sigue:
R1 = 1 R1 = 1,2 – 0,01076 At R1 = 0,6
para At ≤ 19 m2 para 19 m2 < At < 56 m2 para At ≥ 56 m2
área tributaria (ver comentarios artículo 4.8.1) en metros cuadrados soportada por cualquier elemento estructural y
R2 = 1 R2 = 1,2 – 0,05 F R2 = 0,6
para F ≤ 4 para 4< F <12 para F ≥ 12
donde, para una cubierta con pendiente, F = 0,12 × pendiente, con la pendiente expresada en porcentaje y, para un arco o cúpula, F = la relación altura-luz del tramo × 32.
4.9.2. Cubiertas para propósitos especiales
Las cubiertas que permiten la circulación de personas se deben diseñar para una sobrecarga mínima de 3 kN/m2. Las cubiertas usadas para jardines o con propósitos de reunión, se deben diseñar para una sobrecarga mínima de 5 kN/m2. Las cubiertas usadas con otros propósitos especiales, se deben diseñar para las cargas apropiadas tal como decida y apruebe la autoridad bajo cuya jurisdicción se realiza la obra.
4.10. SOBRECARGAS PARA LOCALES DESTINADOS A COCHERAS DE AUTOMÓVILES
4.10.1. Los pisos de garajes o sectores de edificios usados para almacenar vehículos se deben diseñar para 2,5 kN/m2 de sobrecarga uniformemente distribuida, o para las siguientes cargas concentradas, lo que resulte más desfavorable:
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1. para automóviles que no llevan más de 9 pasajeros, 9 kN actuando sobre una superficie de 13 000 mm2; 2. estructuras para estacionamiento por medios mecánicos (sin espacios para circulación), 7 kN por rueda. 4.10.2. Para cargas horizontales originadas por vehículos, ver el artículo 4.3.2 C 4.10.3. Los garajes que guardan camiones y ómnibus se deben diseñar con cargas acordes a las características de los vehículos que habrán de utilizarlos.
4.11. SOBRECARGAS PARA BALCONES
Para edificios de oficinas, edificios públicos, locales comerciales o industriales, etc., el valor de la sobrecarga no podrá ser menor que el fijado para el local o locales a los cuales sirven. En ningún caso la sobrecarga será menor que 5 kN/m2.
4.12. SOBRECARGAS PARA FÁBRICAS, TALLERES Y DEPOSITOS
4.12.1. Sobrecargas para fábricas y talleres
Se deberán investigar las tareas y características de cada local y fundamentar los valores previstos en el análisis que se tomarán para el cálculo de la estructura. Independientemente de ello, se deben considerar los siguientes valores mínimos:
fábricas o talleres de manufactura liviana
carga uniformemente distribuida: carga concentrada:
6 kN/m2 9 kN
fábricas o talleres de manufactura pesada
12 kN/m2 14 kN
4.12.2. Sobrecargas para depósitos
Los valores de las sobrecargas en depósitos se obtendrán multiplicando las superficies o volúmenes considerados por los correspondientes pesos unitarios. Los valores de los pesos unitarios se indican en la Tabla 3.2. para materiales de construcción y diversos materiales almacenables. Sin embargo, los valores mínimos a considerar son: depósitos para carga liviana: depósitos para carga pesada:
6 kN/m2 12 kN/m2
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4.12.3. Identificación de la sobrecarga
En todos los edificios destinados total o parcialmente a talleres, fábricas o depósitos, se debe colocar en cada piso y en lugar visible, una placa inamovible que indique la sobrecarga prevista en el cálculo, con la leyenda "carga máxima......kN/m2".
4.13. AUTOELEVADORES
4.13.1. En los locales destinados a depósito, donde sea factible la utilización de autoelevadores, se deberán tener en cuenta las cargas transmitidas por éstos. Los valores de las cargas que figuran en el presente Reglamento, corresponden a autoelevadores con una capacidad de carga de 10 kN y de las siguientes características:
Peso cargado total Ancho total Ancho de trocha Largo total Distancia entre ejes Carga estática en eje más cargado
36 kN 1,00 m 0,80 m 3,00 m 2,00 m 30 kN
4.13.2. Las estructuras resistentes deberán soportar la acción más desfavorable de los siguientes estados de carga: a) Dos autoelevadores adosados en sentido longitudinal (uno detrás de otro), y la sobrecarga prevista para el local. b) Dos autoelevadores adosados en sentido transversal (uno al lado del otro), y la sobrecarga prevista en el local.
En los casos a) y b) se dejará libre de sobrecarga una faja de 0,50 m contigua a los autoelevadores y la franja para circulación de éstos.
c) Dos cargas concentradas de 15 kN, originadas por el eje más cargado (30kN) y separadas 0,80 m. 4.13.3. Sobre los tabiques portantes, columnas y vigas invertidas o parapetos ubicados directamente por encima del local dado, se supondrá aplicado un esfuerzo horizontal de 18 kN/m ubicado a una altura de 0,75 m sobre el solado en consideración. Las columnas se calcularán solamente para la acción de la sobrecarga asignada al local. 4.13.4. Cuando se desee proyectar la estructura para la acción de autoelevadores de menor capacidad, y en los casos de locales destinados a soportar autoelevadores mayores que los previstos, se deberá efectuar un cuidadoso análisis de carga. En todos los casos, en la placa exigida en el artículo 4.12.3. se deberán consignar las características de los autoelevadores que pueden operar en el local.
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4.13.5. Los valores precedentemente indicados incluyen el efecto dinámico correspondiente.
4.14. CARGAS PRODUCIDAS POR PUENTES GRÚA
Las cargas que se adoptan para el diseño de las vigas carriles incluyendo las conexiones y ménsulas de soporte, de puentes grúas móviles y monorrieles deben incluir las cargas máximas de las ruedas de la grúa (cargas verticales) y el impacto vertical, y fuerzas laterales y longitudinales inducidas por el puente grúa en movimiento.
4.14.1. Carga máxima de rueda
Las cargas máximas de rueda son las producidas por la suma del peso del puente grúa, más el peso del carro, más la carga útil, dispuestos de modo tal de producir los efectos más desfavorables sobre la estructura soporte del puente grúa.
4.14.2. Impacto vertical
Las cargas máximas de las ruedas del puente grúa se deben incrementar con el porcentaje que se indica a continuación para tener en cuenta el impacto vertical inducido o la fuerza vibratoria: Puentes grúa operados desde cabina o por control remoto Puentes grúa operados por comando eléctrico manual
4.14.3. Fuerza transversal (bamboleo)
La fuerza transversal total sobre ambas vigas portagrúa, provocada por puentes grúa accionados eléctricamente, se debe calcular tomando el 20% de la suma de la carga útil del puente grúa más el peso del aparejo de izaje y del carro. La fuerza transversal se supondrá actuando en ambos sentidos sobre la cara superior del riel, y se distribuirá teniendo en cuenta la rigidez lateral de las vigas portagrúa y de su estructura de apoyo.
4.14.4. Fuerza longitudinal (frenado)
Las fuerzas longitudinales provocadas por puentes grúa accionados eléctricamente se deben calcular tomando el 10% de las cargas máximas de rueda. La fuerza longitudinal se supondrá actuando en ambos sentidos sobre la cara superior del riel.
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Cap. 4 - 34
ANEXO I CARGAS DE LLUVIA
I.1. SÍMBOLOGÍA
R carga de lluvia sobre la cubierta sin flecha, en kN/m2. Cuando se usa la frase "cubierta sin flecha", las deformaciones por flexión debidas a las cargas (incluyendo cargas permanentes) no se deben considerar para la determinación de la cantidad de lluvia sobre cubierta. altura del agua sobre la cubierta no deformada por flexión hasta la entrada del sistema de desagüe secundario, cuando el sistema de desagüe primario está bloqueado, (p e cabeza estática), en mm. altura de agua adicional sobre la cubierta no deformada por flexión por encima de la entrada del sistema de desagüe secundario, calculada con el flujo de diseño (p.e, cabeza hidráulica), en mm.
Los sistemas de desagüe de cubiertas se pueden diseñar de acuerdo con las disposiciones que se detallan en los Comentarios a este Anexo. La capacidad de los desagües secundarios, (sobrecaudal) no debe ser menor que aquella de los desagües primarios.
I.3. CARGA DE LLUVIA DE DISEÑO
Cada porción de cubierta se debe diseñar para soportar la carga de toda el agua de lluvia que se acumule sobre ella si el sistema de desagüe primario para esa porción se bloquea, más la carga uniforme causada por el agua que se eleva por encima de la entrada del sistema de desagüe secundario, calculado con el flujo de diseño. R = 0,0098 (ds + dh) Si los sistemas de desagüe secundario contienen líneas de desagüe, tales líneas y su punto de descarga deben ir separadas de las líneas de desagüe primario.
"Acumulación de agua" se refiere a la retención de agua debida solamente a la flecha de cubiertas relativamente planas. Se deben investigar las cubiertas con una pendiente menor que 1°20' mediante análisis estructural para asegurar que poseen la rigidez adecuada a efectos de evitar la flecha progresiva (p.e inestabilidad), cuando cae la lluvia o se genera agua por derretimiento de nieve sobre ellas. En este análisis se debe usar la carga de nieve o la de
Anex. I - 35
lluvia,aquella que sea mayor, además, el sistema de desagüe primario dentro del área sujeta a acumulación de agua, se debe considerar bloqueado.
I.5. DESAGÜE CONTROLADO
Las cubiertas provistas con dispositivos para controlar la capacidad de desagüe, se deben equipar con un sistema de desagüe secundario a una altura mayor que limite la acumulación de agua sobre la cubierta por encima de esa altura. Tales cubiertas se deben diseñar para soportar la carga de toda el agua de lluvia que se acumule sobre ellas hasta la altura del sistema de desagüe secundario más la carga uniforme causada por el agua que se eleva por encima de la boca de entrada del sistema de desagüe secundario calculada con el flujo de diseño, (determinado del artículo I.3.). Tales cubiertas también se deben verificar para inestabilidad por acumulación de agua, (determinado del artículo I.4.).
Anex. I - 36
COMENTARIOS AL CAPITULO 3 CARGAS PERMANENTES
C3.1.1. La experiencia ha mostrado, que existen situaciones que, si no se consideran en el diseño, pueden reducir la futura utilidad del edificio o reducir su margen de seguridad. Entre ellas están: 1. Cargas permanentes: Han habido numerosos ejemplos en los cuales los pesos reales de los elementos y materiales de construcción han excedido en la obra los valores usados en el diseño. Se aconseja no solo ser prudente en el uso de los valores tabulados, sino ser lo más preciso posible en la consideración de las medidas geométricas (altura, ancho, espesor) de los elementos constructivos. 2. Instalaciones futuras: Cuando parezca probable la realización de instalaciones o modificaciones futuras, se deberán prever las cargas correspondientes. Se llama la atención también a la posibilidad de cambios temporarios en el uso del edificio. 3. Particiones: Se debe prestar especial consideración a los tipos y posiciones probables de las particiones (paredes o tabiques divisorios), ya que una previsión insuficiente de particiones puede reducir la futura sobrecarga del edificio. Cuando las particiones sean de ladrillo macizo y no estén ubicadas sobre vigas, se deberá tener en cuenta su efecto sobre las losas realizándose los cálculos correpondientes mediante la consideración de cargas lineales. Cuando las particiones sean livianas (de ladrillo hueco o placas con bastidor), generalmente resulta práctico tener en cuenta su efecto considerando las particiones como cargas uniformemente distribuidas, que se adicionan a las sobrecargas previstas para el destino del local considerado. Esta consideración es válida siempre que se trate de tabiques cuyo peso por metro cuadrado no sea superior a 1,2 kN/m2. Cuando la sobrecarga de uso sea menor que 2,5 kN/m2 , la sobrecarga de tabiquería por metro cuadrado de piso que hay que adicionar no será inferior a 1 kN/m2 (este valor corresponde a una distribución por metro cuadrado de piso de 0,5 m de tabique de 2,5 m de altura y peso de 0,8 kN/m2). Cuando la sobrecarga de uso esté comprendida entre 2,5 y 4 kN/m2, se podrá tomar como sobrecarga adicional de particiones 0,5 kN/m2. Cuando la sobrecarga de uso es mayor que 4 kN/m2, no es indispensable adicionar el peso de las particiones. C3.1.2. Algunos materiales para los cuales se da un solo valor, en realidad, tienen una considerable variación en el peso. El valor promedio que se da es adecuado para uso general, pero cuando hay razón para sospechar una desviación considerable, se debe determinar el peso real.
COMENTARIOS AL CAPITULO 4 SOBRECARGAS DE DISEÑO
C4.1.1. Sobrecargas de diseño Cuando se selecciona el destino para el diseño de un edificio o una estructura, el propietario y/o proyectista del edificio u otra estructura deberá considerar la probabilidad de cambios de destino posteriores, considerando cargas más pesadas que las que se contemplan originariamente. No necesariamente se seleccionarán las cargas más livianas apropiadas para el primer destino. El propietario debe asegurar que no se coloque, o se permita colocar sobre cualquier piso o techo de un edificio u otra estructura, una sobrecarga mayor que aquella para la cual un piso o techo fueron diseñados. Es sana práctica, confeccionar manuales de mantenimiento de los edificios, en los cuales se incluyan planos con indicación de las sobrecargas consideradas en cada sector del edificio. De esta manera, se tiene una referencia clara con la cual el propietario o administrador del edificio puede controlar que no se sobrepasen las sobrecargas de diseño previstas. La Tabla 4.1. da una lista seleccionada de cargas para los destinos más comunes. A título ilustrativo, en la Tabla C4.1. se adjuntan las sobrecargas de diseño mínimas para otros destinos que el proyectista debe verificar a efectos de corroborar que éstas tengan una probabilidad razonable de no ser superadas; en caso contrario, el proyectista deberá fijar nuevas sobrecargas de diseño. Es bien conocido que las cargas de piso medidas en una inspección de sobrecargas, comúnmente, están por debajo de los valores de diseño. Sin embargo, los edificios se deben diseñar para resistir las cargas máximas a las que es probable que estén sujetos durante algún período de referencia T, frecuentemente tomado como 50 años. La Tabla C4.2. sintetiza brevemente como los datos de inspección de carga se combinan con un análisis teórico del proceso de carga para algunos tipos de destino comunes, e ilustra como una carga de diseño se puede seleccionar para un destino no especificado en la Tabla 4.1.. Se hace referencia a la carga de piso normalmente presente para las funciones propuestas de un destino dado, como carga de larga duración. Esta carga está modelada como constante hasta que ocurre un cambio en el residente o en el destino. Una inspección de sobrecargas provee las estadísticas de la carga de larga duración. La Tabla C4.2. da la media, ms, y el desvío standard, σx, para áreas de referencia particular. Agregado a la carga de larga duración, es probable que un edificio esté sujeto a un número de eventos de carga de relativamente corta duración, alta intensidad, extraordinarios o transitorios (debidos a multitudes en circunstancias especiales o de emergencia, concentraciones durante el remodelado, y cosas semejantes). La información obtenida a partir de inspecciones limitadas y consideraciones teóricas conducen a las medias,
mt, y desvíos standards, σt, de las cargas aisladas transitorias que se muestran en la Tabla C4.2. Las combinaciones de procesos de carga de larga duración y carga transitoria, con la debida consideración de las probabilidades de ocurrencia, llevan a los valores de la carga máxima total durante un período de referencia especificado T. Los valores de la carga máxima total dependen de la duración promedio de uso por parte de un usuario específico inidvidual, τ, la proporción media de ocurrencia de la carga transitoria, νe, y el período de referencia, T. Los valores medios están dados en la Tabla C4.2.. La media de la carga máxima es similar, en la mayoría de los casos, a los valores de la Tabla 4.1. de sobrecargas mínimas uniformemente distribuidas. En general, es un valor de diseño adecuado. TABLA C4.1. Sobrecargas mínimas uniformemente distribuidas Destino Uniforme (kN/m2) 10 (1) 14 (1)
Aire acondicionado (espacio para máquinas) Almacenamiento, forraje o grano Cámaras frigoríficas Sin sistema de enfriamiento superior Con sistema de enfriamiento superior piso cubierta Casas guarda botes, pisos Centrales telefónicas Cielorrasos, no residenciales con estructura de sostén accesible sin almacenamiento con almacenamiento Cuartos de caldera, sobre estructura
12 (3) 7 12 5 (1) 7 (1)
0,5 (6) 1 4 (1) 14 (1)
Dormitorios de uso colectivo individuales Estudios de rediodifusión Fabricación de hielo Garages, camiones Hangares Imprentas salas de composición salas de linotipia almacenamiento de papel salas de imprenta Invernaderos Juzgados Laboratorios, áreas de uso científico Morgue Parques de diversiones, en general Pistas de patinaje patinaje sobre hielo patinaje sobre ruedas
7 2-5 5 6 5
Uniforme (kN/m2) 12 (1) 7 20 3
Recintos para valores, en oficinas Salas de aireadores Salas de combustibles, sobre estructura Salas de descanso Salas de máquinas de ascensores Salas de transformadores Salas públicas Talleres de fundición Vías férreas
10 (1) 5 30 (1)
Use el peso del equipo o material almacenados reales cuando son mayores. Se calculará la carga según la altura del local, y el peso unitario y distribución prevista del material. Más 7 kN/m2 para camiones. Usar las cargas para caminos de AASHTO. También sujeto a no menos del 100% de carga máxima de eje. (5) Como requiera la compañía de ferrocarril. (6) Los cielorrasos accesibles normalmente no están diseñados para soportar personas. El valor en esta Tabla propone tener en cuenta almacenamiento liviano o elementos colgados ocasionales. Si fuera necesario soportar el peso del personal de mantenimiento, éste debe ser tenido en cuenta.
TABLA C4.2. Estadísticas de sobrecarga típica
Carga de Inspección ms σs* kN/m2 kN/m2 Carga Transitoria mt * σ t* kN/m2 kN/m2 Constantes Temporales τs+ νe++ T** años p/año años Carga Máxima Media* kN/m2
Uso Residencial ocup. p/inqulino 0.29 0.29 ocup. p/dueño Hoteles habit. huésped.
Para un área de 20m2, excepto 90m2 para escuelas. Duración de destino con carga prolongada promedio. Valor medio de ocurrencia de carga transitoria. Período de referencia
C4.3. CARGAS EN PASAMANOS, SISTEMAS DE PROTECCIÓN, SISTEMAS DE BARRAS AGARRADERAS, Y SISTEMAS DE BARRERAS PARA VEHÍCULOS
C4.3.2. Cargas A Se espera que las cargas que ocurran sobre sistemas de pasamanos y protección sean altamente dependientes del uso y destino del área protegida. Se deben considerar incrementos apropiados de cargas para casos en los cuales las cargas extremas se pueden anticipar, tales como largas extensiones de barandas sobre las que pueda presionar una muchedumbre.
Los sistemas de barreras para vehículos pueden estar sujetos a cargas horizontales de vehículos en movimiento. Estas cargas horizontales se pueden aplicar normales al plano del sistema de barreras, paralelo al plano del sistema de barreras, o en cualquier ángulo intermedio. Las cargas en garajes que guardan camiones y ómnibus, se pueden obtener a partir de las disposiciones contenidas en las Especificaciones de la Norma para Puentes Carreteros de AASHTO. Las extensiones de barandas laterales de escaleras fijas son a menudo flexibles y débiles en dirección lateral. La carga se ha determinado sobre la base de una persona de 1 kN de peso, parada sobre un peldaño de la escalera, y teniendo en cuenta ángulos razonables de aplicación de la carga en la extensión de la baranda
Se debe considerar la intensidad completa de la sobrecarga sobre una porción de la estructura o elemento, tanto como sobre la totalidad de la misma estructura o elemento. La carga de longitudes parciales sobre una viga simple o cabriada, producirá un esfuerzo de corte más elevado en un sector del tramo que una carga de longitud completa. Las cargas alternadas para verificar los tramos de un pórtico de varias columnas y pisos producirán momentos positivos mayores que las cargas completas, mientras que las cargas sobre cada lado de una columna producirán momentos negativos mayores. Las cargas sobre la mitad del tramo de arcos y cúpulas o sobre los dos cuartos centrales, pueden ser críticas. Para cubiertas, se deben considerar todos los esquemas de carga probables. No se puede confiar en la presencia de una eventual sobrecarga sobre el tramo de contraménsula para el equilibrio de una viga en voladizo.
C4.8. REDUCCIÓN DE LA SOBRECARGA
C4.8.1. Generalidades El concepto y métodos para determinar reducciones de sobrecarga en los elementos como una función del área de influencia de un elemento cargado , Ai, fue introducida por primera vez 1982. La fórmula es el resultado de un extenso estudio de datos y análisis teórico. El formato corresponde a una fórmula que es simple y conveniente para el uso. El uso del área de influencia, definida como una función del área tributaria, At, ha demostrado dar una confiabilidad consistente para variados efectos estructurales. El área de influencia está definida como aquella área de piso encima de la cual la superficie de influencia para efectos estructurales es significativamente distinta de cero. El factor KLL es la razón del área de influencia Ai de un elemento, a su área tributaria At. i.e. KLL = Ai/At, y se usa para definir mejor el área de influencia de un elemento como una función de su área tributaria. La Figura C4.1. ilustra típicas áreas de influencia y áreas tributarias para una estructura con espaciamientos de tramo regulares. La Tabla C4.3. establece valores de KLL (derivados de valores de KLL calculados) que se usarán en la ecuación (4.1) para una variedad elementos y configuraciones estructurales.
Los valores de KLL calculados varían para columnas y vigas que tienen construcciones en voladizo adyacentes como se muestra en la Figura C4.1., y los valores de la Tabla 4.2. han sido establecidos para estos casos, dando como resultado reducciones de sobrecarga que son levemente conservativas. Para formas inusuales, se debe tener en cuenta la influencia de dicha forma. Un ejemplo de un elemento sin disposiciones para transferencia contínua de corte normal a su tramo, sería una viga T premoldeada o una viga doble T que pueda tener una junta de expansión a lo largo de una o ambas alas, o que pueda tener solo apéndices soldados intermitentes a lo largo de los bordes de las alas. Tales elementos no comparten cargas localizadas dentro de sus áreas tributarias con elementos adyacentes, resultando así KLL = 1 para estos tipos de elementos. Se permiten las reducciones para losas armadas en dos direcciones y para vigas, pero se debe definir cuidadosamente el área de influencia apropiada. Para pisos múltiples, las áreas para elementos que soportan más que un piso se suman. La f'órmula permite una transición contínua de cargas no reducidas a cargas reducidas. El valor menor del multiplicador de reducción es 0,4 (que provee un máximo del 60% de reducción), pero para elementos con un área contribuyente de un piso solamente, el valor mínimo es de 0,5 (que provee un 50% de reducción). 4.8.2. Sobrecargas pesadas. En el caso de destinos que involucren sobrecargas básicas relativamente pesadas, tales como edificios de depósito, varios paneles de piso adyacentes pueden estar completamente cargados. Sin embargo, los datos obtenidos en edificios reales indican que rara vez algún piso está cargado con una sobrecarga real media mayor que el 80% de la sobrecarga nominal media. Aparentemente, la sobrecarga básica no se debería reducir para el diseño entrepisoviga, pero que se puede reducir un 20% para el diseño de elementos que soportan más de un piso. Con este criterio, dicho principio se ha incorporado en el texto del reglamento
Figura C4.1. Areas tributarias y áreas de influencia típicas (Las zonas rayadas indican límite de área de influencia, las zonas punteadas indican límite de área tributaria)
TABLA C4.3. Factor de sobrecarga KLL para elementos estructurales Elemento Columna interior Columna exterior sin voladizo Columna de borde con voladizo Columna de esquina con voladizo Viga de borde sin losa en voladizo Viga interior Viga de borde con losa en voladizo Viga en voladizo sin losa en voladizo Viga en voladizo con losa en voladizo KLL real elem. sin voladizo 4 4 2 2 2 KLL real, elementos con voladizo n=0 n = 0,5 n = 1,0 4 4 2 2 (*) 3 2,25 1,5 1,5 (*) 2,67 1,78 1,33 1,33 (*) KLL (Tabla 4.2.) 4 4 3 2 2 2 1 1 1 Elemento ejemplo (Fig C4.1.) E4 G7 , J6 B3 K2 D7 - E7 H4 - H5 B5 - B6 E1 - E2 K5 - L5
C4.9. SOBRECARGAS MÍNIMAS DE CUBIERTAS
C4.9.1. Cubiertas planas, con pendiente y curvas Los valores especificados en la euación (4.1.) que actúan verticalmente sobre el área proyectada, han sido seleccionados como sobrecargas mínimas de cubierta, aún en localidades donde cae poco o nada de nieve. Esto es así, porque se considera necesario proveer cargas ocasionales debidas a la presencia de trabajadores y materiales durante las opraciones de reparación. C4.9.2. Cubiertas para propósitos especiales Los proyectistas deberán considerar cualquier carga permanente adicional que pudiera surgir debido a elementos provenientes del medio ambiente. Las sobrecargas de cubiertas con destino o propósitos especiales, se pueden reducir de acuerdo con las disposiciones del artículo 4.8..
C4.10. SOBRECARGAS PARA LOCALES DESTINADOS A COCHERAS DE AUTOMÓVILES
Las cargas distribuidas que adopta la Norma ASCE 7-98 para el diseño general de los elementos estructurales es bastante menor a los 3,5 kN indicados por el Reglamento CIRSOC 101-1982. Sin embargo, la exigencia simultánea de verificar los elementos estructurales para una carga concentrada importante, logra que se puedan considerar convenientemente los efectos localizados producidos por las cargas de las ruedas y a su vez no arrastrar hasta elementos estructurales alejados cargas elevadas que no llegan a los mismos. El Reglamento CIRSOC 101-82 consideraba el efecto de la concentración de cargas mediante un coeficiente multiplicador que según fueran las dimensiones de los elementos estructurales llegaba hasta el valor de 1,43, (para losas de dimensiones pequeñas, por ejemplo) lo que llevaba a la carga distribuida general a un valor de 5 kN/m2. Por otra parte, este Reglamento fija las cargas máximas aceptables para los automotores a guardar en función del número de pasajeros previstos por el uso de dicho vehículo, mientras que en el Reglamento anterior era de 25 kN. De la consideración de la cantidad de pasajeros y del peso de los vehículos correspondientes, se podría inferir que el valor de carga máxima para un vehículo automotor en este Reglamento es de 25 kN. Es decir que la utilización de los valores indicados para sobrecargas distribuidas y concentradas estaría restringido a vehículos cuya carga máxima sea alrededor de los 25 kN. Mayores cargas se deben considerar como casos aparte según lo indicado en el artículo 4.10.3.
Cuando se prevea que las solicitaciones que se originan por las cargas actuantes sean mayores que las que surjan de la consideración de la sobrecarga reglamentaria (por ejemplo maceteros fijos o móviles importantes en los extremos de los voladizos), se deberá calcular con las sobrecargas reales. Se hace notar que el comportamiento estructural de los balcones no ha sido hasta el momento en nuestro país suficientemente adecuado, ya sea por defectos estructurales de construcción, exceso de carga, o reducción acelerada de su vida útil por agresión de agentes externos (humedad, temperatura, etc.). Por tal razón se recomienda adoptar los máximos recaudos para garantizar un comportamiento correcto y durable de los mismos.
C4.14. CARGAS EN PUENTES GRÚA
Se hace notar la diferencia que existe en el cálculo de las fuerzas máximas verticales y las fuerzas longitudinales por un lado, y las fuerzas laterales o de bamboleo por el otro. Las fuerzas máximas verticales y longitudinales se obtienen de considerar la carga máxima de rueda, lo que incluye el peso del puente grúa, la capacidad de carga y el peso del carro, con el carro colocado en la posición más desfavorable. La fuerza lateral o de bamboleo, por el contrario, solo incluye un porcentaje de la suma de los elementos móviles, es decir, del peso máximo a levantar por el carro (capacidad de carga, peso del elemento de izaje, y carro propiamente dicho). Se excluye para el cálculo el peso propio del puente grúa. En el caso de la fuerza lateral o de bamboleo, se calcula la fuerza que va hacia cada viga carril teniendo en cuenta la rigidez horizontal tanto de la viga carril como de su estructura soporte. Es decir, se distribuye la fuerza de bamboleo en función de la rigidez transversal del sistema considerando al puente grúa como infinitamente rígido. Cuando se trata de puentes grúa veloces, de gran capacidad o especiales, los requerimientos para el diseño son más rigurosos que los indicados en el presente Reglamento.
Corotis, R.B., Fox, R.R., and Harris, J:C. Delphi methods: Theory and design load application. J. Struct. Div.,ASCE, 107(6), 1095-1105, June, 1981. (2) Peir, J:C:, and Cornell, C.A. Spatial and temporal variability of live loads. J. Struct. Div., ASCE, 99(5), 903-922, May, 1973. (3) McGuire, R.K., and Cornell, C.A. Live load effects in office buildings. J. Struct. Div. ASCE, 100(7), 1351-1366, July, 1974. (4) Ellingwood, B.R.,and Culver, C.G. Analysis of live loads in office buildings. J. Struct. Div., ASCE, 103(8), 1551-1560, Aug. 1977. (5) Sentler, L. A stochastic model for live loads on floors and buildings. Lund Institute of Technology. Division of Building Technology. Report 60, Lund, Sweden, 1975. (6) Chalk, P.L., and Corotis, R.B. A probability model for design live loads. J. Struct. Div., ASCE, 106(10), 2017-2030, Oct. 1980. (7) Harris, M.E., Corotis, R.B., and Bova, C.J. Area-dependent processes for structural live loads. J. Struct. Div., ASCE, 107(5), 857-872, May, 1981. (8) Specifications for underhung cranes and monorail systems. ANSI MH 27.1, Material Handling Industry, Charlotte, N.C., 1981. (9) Specifications for electric overhead traveling cranes , N° 70, Material Handling Industry, Charlotte, N.C., 1994. (10) Specifications for top running and under running single girder electric overhead traveling cranes, N° 74, Material Handling Industry, Charlotte, N,C., 1994. (11) Metal Building Manufacturers Association, Low rise building systems manual, MBMA, Inc., Cleveland, Oh., 1986. (12) Association of Iron and Steel Engineers, Technical report N°13, Pittsburgh, Pa., 1979
C I.1. SIMBOLOGÍA
A área de cubierta servida por un solo sistema de desagüe, en m2. i intensidad de caída de lluvia de diseño, en mm/ hora. Q caudal que sale de un solo sistema de desagüe, en m3/ seg.
C I.2. DESAGÜE DE CUBIERTAS
Los sistemas de desagüe de cubiertas se deben diseñar para llevar todo el caudal asociado con eventos de caída de lluvia intensos y de corta duración. Una tormenta local muy severa o una tormenta eléctrica, puede producir un diluvio de tal intensidad y duración que los sistemas de desagüe primario adecuadamente diseñados se pueden sobrecargar temporariamente. Tales cargas temporarias se cubren adecuadamente en el diseño cuando se consideran los desagües bloqueados (ver el artículo I.3.) y la inestabilidad por acumulación de agua, (ver artículo I.4.). El desagüe de cubierta es un tema estructural, arquitectónico, e hidráulico. Para determinar las cargas de lluvia, se deben conocer el tipo y ubicación de los desagües secundarios y la cabeza hidráulica por encima de sus bocas de entrada calculados con el caudal de diseño. La coordinación del equipo de profesionales que diseñan, es particularmente importante cuando se establecen las cargas de lluvia.
La cantidad de agua que se puede acumular sobre una cubierta debido al bloqueo del sistema de desagüe primario está determinada. La cubierta se debe diseñar para soportar la carga generada por aquella cantidad de agua, más la carga uniforme causada por el agua que se eleva por encima de la boca de entrada al sistema de desagüe secundario calculada con el caudal de diseño. Si paredes tipo parapeto, vigas invertidas, cordones, juntas de expansión y otros elementos de estas características crean la posibilidad de aguas profundas en un área, es aconsejable instalar en dicha área secundaria desagües de sobrecaudal independientes, a efectos de reducir la magnitud de la carga de la lluvia de diseño. Donde la geometría lo permite, la descarga libre es la forma preferida de desagüe de emergencia. Cuando se determinan estas cargas de agua, se supone que la cubierta no se deforma. Esto elimina las complejidades asociadas con determinar la distribución de cargas de agua dentro de la depresión originada por la flecha. Sin embargo, es importante considerar esta agua cuando se evalúa la inestabilidad por acumulación de agua según el artículo I.4.
La profundidad del agua, dh, por encima de la boca de entrada del sistema de desagüe secundario (p. e. la cabeza hidráulica) es una función de la intensidad de la caída de lluvia en el lugar, el área de cubierta servida por aquel sistema de desagüe y el tamaño del sistema de desagüe. El caudal a través de un único sistema de desagüe es: Q = 0,278 X 10-6 A i (CI.1.)
El significado de los símbolos se indica en el artículo C I.1. de estos Comentarios. La cabeza hidráulica dh, está relacionada al caudal Q, para varios sistemas de desagüe en la Tabla C I.1. Dicha Tabla indica que dh puede variar considerablemente dependiendo del tipo y tamaño de cada sistema de desagüe y del caudal que debe llevar. La cabeza hidráulica, dh, es cero cuando el sistema de desagüe secundario es simplemente sobrepasado a lo largo de todo el borde de la cubierta.
C I.4. INESTABILIDAD POR ACUMULACIÓN DE AGUA
El agua se puede acumular en forma de charcos sobre cubiertas relativamente planas. Como a tales áreas fluye agua adicional, la cubierta tiende a deformarse más, permitiendo que allí se forme un charco más profundo. Si la estructura no tiene suficiente rigidez para resistir esta progresión, puede suceder una falla por sobrecarga localizada. Las Referencias 1 a 16 informan sobre la formación de charcos y su importancia en el diseño de cubiertas flexibles. En las Referencias 5 y 6 se presentan métodos de diseño racionales para evitar la inestabilidad por acumulación de agua formando charcos. Al dar a las cubiertas una pendiente de 1° 20' ó más, se puede evitar la inestabilidad por acumulación de agua. Si la pendiente es menor que 1° 20', la estructura de la cubierta se debe verificar para la inestabilidad por acumulación de agua porque las tolerancias de construcción y las flechas a largo plazo debidas a cargas permanentes pueden dar como resultado porciones planas susceptibles a la acumulación de agua.
Cuando existen ordenanzas que limitan el caudal de agua de lluvia de las cubiertas hacia los desagües de tormenta, en tales cubiertas comúnmente se usan los desagües de caudal controlado. Estas cubiertas deben ser capaces de soportar el agua de la tormenta temporariamente almacenada sobre ellas. Muchas cubiertas diseñadas con desagües de caudal controlado tienen una carga de lluvia de diseño de 1,45 kN/m2 y están equipadas con un sistema de desagüe secundario (por ej. los embornales) que evita que la profundidad de agua (ds + dh) sea mayor que 145mm sobre la cubierta.
TABLA C I.1. Caudal, Q, en m3/seg, de varios sistemas de desagüe con diferentes cabezas hidráulicas, dh, en mm
Sist. De desagüe (2) 102 mm diametro desagüe 152 mm diametro desagüe 203 mm diametro desagüe 152 mm ancho canaleta * 610 mm ancho canaleta * 152 mm ancho 102 mm altura tubular * 610mm ancho 102 mm altura tubular * 152mm ancho 152 mm altura ttubular * 610mm ancho 152mm altura tubular * 25 ,0051 ,0063 ,0079 ,0011 ,0045 51 ,0107 ,0120 ,0145 ,0032 ,0126 64 ,0114 ,0170 .,214 (1) (1) ,0240 ,0353 ,0057 ,0227 ,0341 ,0536 (1) (1) ,0694 ,0088 ,0353 ,0738 (1) (1) ,0122 ,0490 ,0202 ,0810 ,0248 ,0992 Cabeza hidráulica dh, en mm 76 89 102 114 127 178 203
(1) Se puede interpolar, incluso entre anchos de cada embornal. * Las canaletas son abiertas en su cara superior (p e, tres caras), los embornales** son cerrados (p e, cuatro caras, sección tubular). ** Embornal: agujero para salida de las aguas (2) Las dimensiones de los sistemas de desagüe y cabezas hidráulicas son el resultado de la consversión directa de pulgadas a milímetros
Los dos ejemplos siguientes ilustran el método usado para establecer las cargas de lluvia de diseño. Ejemplo 1 Determinar la carga de lluvia de diseño, R, para el desagüe secundario de la cubierta plana que se muestra en la Figura C I.1. La intensidad de la caída de lluvia de diseño, i, especificada para 100 años, durante 1 hora es de 95 mm/h. La boca de entrada de 102 mm de diámetro del desagüe secundario de la cubierta, está colocada 51 mm por encima de la superficie de cubierta. Caudal medio, Q, para el desagüe secundario de 102 mm de diámetro del desagote de la cubierta es:
Q = 0,278 (10 ) (232)(95) = 0,0062 m /s Cabeza hidráulica, dh: Usando la Tabla C I.1., para un diámetro de 102 mm de desagüe de cubierta, con un caudal medio de 0,0062 m3/s, se interpola entre una cabeza hidráulica de 25 y 51 mm de la siguiente forma: Diferencia entre cabezas hidráulicas: 51 – 25 = 26 mm dh = 25 + [26 (0,0062 – 0,0051) ÷ (0,0107 – 0,0051)] = 25 + 5,107 = dh = 30,2 mm Cabeza estática di = 51 mm (la profundidad del agua desde la boca de entrada hasta la superficie de cubierta). Carga de lluvia de diseño, R, adyacente a los desagües R = 0,0098 (di + dh) R = 0,0098 (51 + 30,2) = 0,80 kN/m2 (C-2)
Determinar la carga de lluvia de diseño, R, para el desagüe secundario de la cubierta plana que se muestra en la Figura C I.2. La intensidad de la caída de lluvia de diseño, i, especificada para 100 años, con una duración de una hora es 38 mm/h. La boca de entrada de 305 mm de los embornales secundarios de cubierta están ubicados a 51 mm por encima de la superficie de cubierta. Caudal medio, Q, para el desagüe secundario con embornales de 305 mm de ancho de canal: Q = 0,278 (10-6) Ai Q = 0,278 (10-6)(1069)(38) = 0,0113 m3/s Cabeza hidráulica, dh Usando la Tabla C I.1. e interpolando, el caudal medio para un embornal con canal de 305 mm de ancho, es el doble del embornal con 152 mm de ancho de canal. Usando la Tabla C I.1., la cabeza hidráulica, dh, para la mitad del caudal medio, Q, ó 0,0057 m3/s, a través de un embornal de 152 mm de ancho de canal, es de 76 mm. dh = 76 mm para un embornal de 305 mm de ancho de canal, con un caudal medio, Q, de 0,0113 m3/s. Cabeza estática ds = 51 mm; (profundidad del agua desde la boca de entrada del embornal a la superficie de la cubierta). Carga de lluvia de diseño, R, adyacente a los embornales: R = 0,0098 (dh + ds) R = 0,0098 (51 + 76) = 1,24kN/m2 (C-2) (C-1)
Figura C I.1. Ejemplo 1 de cubierta plana (Las líneas punteadas indican el límite entre superficies de desagüe separado)
Pendiente de cubierta (1° 20´)
Desagüe Primario 102mm diámetro Desagüe Secundario 102mm diámetro
Area de Desagüe 232m2
Area de desagüe 1069m2
Desagüe Primario 152mm
Desagüe Secundario Embornal 305mm ancho canaleta
(1) Building Officials and Code Administrators International “The BOCA National Plumbing Code/1993” BOCA Inc., Country Club Hills, Illinois, Jan. 1993. (2) Factory Mutual Engineering Corp. “Loss Prevention Data 1’54, Roof Loads for New Construction” Norwood Mass, Aug. 1991. (3) Southern Building Code Congress International. “Standard Plumbing Code, 1991 Edition” SBCCI Inc., Birmingham, Alabama, 1991. (4) Associate Committee on the National Building Code. “National Building Code of Canada, 1990” National Research Council of Canada , Otawa, Ontario, Jan., 1990. (5) American Institute of Steel Construction, “Specification for structural steel for buildings, allowable stress design and plastic design” AISC, New York, June 1989. (6) American Institute of Steel Construction “Load and resistance factor design specification for structural steel buildings” AISC, New York, Sept.,1986. (7) American Institute for Timber Construction. “Roof slope and dreinage for flat or nearly flat roofs” AITC, Tech, Note No. 5, Englewood, Colo.,Dec. 1978. (8) Burgett, L.B. “Fast check for ponding” Engrg. Jnl. Am. Inst. Steel Construction, 10(1), 2628, 1973 (9) Chinn, J., Mansouri, A.H., and Adams, S.F. “Ponding of liquids on flat roofs” J. Struct. Div. ASCE, 95 (5), 797-808, 1969. (10) Chinn, J. “Failure of simply supported flat roofs by ponding of rain” Engrg. Jnl. Am. Inst. Steel Contruction, 3(2), 38-41, 1965. (11) Haussler, R.W. “Roof deflection caused by rainwater pools” Civil Eng. 32, 58-59,Oct 1962. (12) Heinzerlinng, J.E. “Structural design of steel joist roofs to resist ponding loads” Steel Joist Institute, Tech. Digest No 3, Arlington, Va., May 1971. (13) Marino, F.J. “Ponding of two-way roof systems” Engrg. Jnl. Am. Inst. Steel Construction, 3(3), 93-100, 1966. (14) Salama, A.E., and Moody, M.L. “Analysis of beams and plates for ponding loads” Jnl. Struct. Div., ASCE 93 (1), 109-1126, 1967, (15) Sawyer, D.A. “Ponding of rainwater on flexible roof systems” Jnl. Struct. Div. ASCE, 93(1), 127-148, 1967.
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