Implementación

En general las cargas laterales pueden implementarse en cualquier momento entre todos los pasos vistos hasta ahora. Sin embargo su implementación justo luego de la predimensión de columnas a carga axial es adecuada ya que justo después de obtener las solicitaciones por cargas laterales realizamos la verificación de resistencias a flexocompresión

Pasos previos

La secuencia de pasos antes de llegar a este punto consiste en los siguientes:

1. Posición de Columnas y concepción estructural
2. Cargas Gravitacionales en Edificios
3. Predimensión de losas y vigas
4. Montado del modelo matemático en software – Análisis de solicitaciones axiales en columnas para prediseño
5. Descenso de cargas (paso alternativo al anterior)
6. Predimensión de columnas por carga axial

Tipos de cargas laterales

Los tipos de cargas laterales más comunes corresponden a:

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• Cargas de viento
• Cargas sísmicas
• Empujes de tierra

La forma en la que cada una de estas acciones afecta a las estructuras depende del tipo de estructura y de su configuración.

Por ejemplo las cargas de viento afectarán muy poco a estructuras de hormigón armado de baja altura y muy pesadas. Sin embargo estructuras bajas y muy livianas como tinglados o cubieras de metal y plancha de calamina son las primeras estructuras que sin ser muy altas, son afectadas por vientos moderados.

Por tanto no necesitamos estar frente a estructuras de gran altura para que se vean afectadas por fuerzas moderadas de viento.

Por otro lado las acciones sísmicas suelen afectar con mucha mas fuerza a estructuras con periodos naturales de vibración cortos y pesados como son las estructuras de hormigón de pocos pisos. Mientras más alta sea la estructura en general tendrá un periodo natural de vibración natural más alto, y la aceleración aplicada hacia sus masas será menos intensa.

Sin embargo el problema no es tan simple. La afectación de un sismo hacia las estructuras no está solo en función a su altura sino a muchos otros factores como:
– el espectro sísmico de la zona
– el tipo de suelo
– las irregularidades verticales de la estructura
– las irregularidades horizontales de la estructura
– su capacidad plástica de deformación en función al tipo de armado de sus elementos estructurales
– el sistema estructural resistente a cargas laterales

Finalmente los empujes laterales de tierra se presentan en casi todas las estructuras. Por lo general están presentes en sótanos y laderas donde se quiere ganar terreno al talud.

Cuando el empuje de tierra corresponde a sótanos, este empuje no suele afectar a las solicitaciones de columnas pues el empuje se contrarresta en caras opuestas.

Sin embargo cuando las estructuras ganan terreno a laderas y taludes, el muro de contención que suele ser muy alto en una cara y nulo o muy chato en el otro frente, genera momentos flectores muy fuertes en columnas, y este empuje puede cambiar por completo la configuración del edificio necesitandose en muchos casos contrafuertes que contrarresten el empuje de tierra. Si el muro de contención está por encima de los 8 metros, los empujes podrían llegar a ser muy fuertes.

Cálculo de empujes

Ya sea que necesitemos calcular las cargas de viento, de empuje de tierra o de sísmo en una estructura, la norma a la cual debemos acudir es la misma: La ASCE 7-16 (American Society of Civil Engineers)

De hecho la norma ASCE 7-16 tiene capitulos enteros dedicados a la manera de estimar las cargas laterales de sismo y viento. Y no solo las mencionadas sino también empujes de tierra, hidrostáticos, cargas de nieve, hielo, lluvia, tzunami y cargas vivas de uso en general.

Factorización de carga

Una vez estimadas las cargas probables, se debe aplicar a éstas, sus respectivos factores de mayoración. Estos factores estan estipulados en la norma ACI 318-19 de la siguiente manera:

Todas estas combinaciones de carga se deben agregar a las dos resaltadas de amarillo ya existentes dependiendo del caso y de la carga lateral que se desee incluir en el análisis.

Recálculo de secciones de columnas

Al incorporarse nuevas combinaciones de carga al modelo Matemático de análisis de solicitaciones, se debe hacer un reajuste a las secciones de columnas.

Se mencionó que el diseño de columnas es un proceso iterativo, y en cada cambio de secciones de la estructura o en cada inclusión de cargas al modelo estructural se deben recalcular las dimensiones de estas columnas, hasta que resistan las nuevas acciones de cargas.

Autor: Marcelo Pardo

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