Las cargas estructurales se refieren a las fuerzas que actúan sobre una estructura, como edificios o puentes. Estas fuerzas pueden ser cargas vivas o cargas muertas. Es decir, estáticas, como el peso propio de la estructura, o dinámicas, como el viento o el tráfico.
En el diseño estructural se deben considerar las cargas vivas y las cargas muertas para garantizar la estabilidad y resistencia de la construcción, evitando posibles fallas o colapsos.
¿Qué son las cargas?
Las cargas se refieren a la fuerza que actúa sobre una estructura o elemento constructivo. Esta fuerza puede ser debida al peso propio de la estructura (carga muerta) o a factores externos como personas, vehículos, mobiliario u otros elementos que generan fuerzas dinámicas (carga viva).
En términos generales, la carga viva y la carga muerta representa la cantidad de fuerza que la estructura debe soportar sin sufrir fallas o deformaciones excesivas.
Para saber un poco más, hecha un vistazo al siguiente blog: <<Ingeniería estructural: Qué es y por qué es importante>>
Carga viva
La carga viva se refiere a la fuerza generada por el uso de la estructura, también llamada carga impuesta o carga probabilística, ya que su cálculo se basa en estimaciones y no en datos concretos. Incluye elementos como personas, mobiliario, tráfico vehicular, equipamientos y estructuras temporales. En el análisis y diseño estructural, es esencial considerar distintas cargas, siendo la carga viva una de las más importantes.
Principalmente, se refieren a las cargas que resultan de la ocupación en edificios y del tráfico en puentes. Estas cargas pueden estar completamente o parcialmente presentes, o incluso ausentes, y su ubicación puede variar. Además, su magnitud y distribución son inciertas en un momento determinado, y no se conocen con precisión sus máximas intensidades a lo largo de la vida útil de la estructura.
¿Cómo se calculan las cargas vivas?
Las cargas vivas se calculan en función de normativas y estándares de diseño estructural específicos para cada tipo de estructura. Para edificios, se consideran parámetros como la capacidad de ocupación, el uso del espacio, el tipo de actividades que se realizarán y la distribución probable de carga en diferentes áreas. En puentes y estructuras similares, se tienen en cuenta el tráfico vehicular, peatonal y cualquier carga móvil que pueda afectar la estructura. Estos cálculos se realizan mediante fórmulas y métodos establecidos en códigos de construcción y normas técnicas, asegurando que la estructura sea capaz de soportar de manera segura todas las cargas vivas previstas durante su vida útil.
Carga muerta
Una carga muerta, también conocida como carga estática o carga permanente, se refiere al peso constante y estable de los elementos estructurales y los materiales que componen una construcción. También son aquellas que se mantienen fijas en posición durante la vida de la estructura.
Por lo general, la carga muerta consiste principalmente en el peso de la propia estructura, al menos de que haya alguna modificación en la construcción. La carga muerta se puede calcular con precisión a partir del diseño, las dimensiones y la densidad de los materiales utilizados en la construcción.
¿Cómo se calculan las cargas muertas?
La carga muerta se expresa típicamente en unidades de fuerza por unidad de área, como kilogramos por metro cuadrado (kg/m²) o kilonewtons por metro cuadrado (kN/m²), dependiendo del sistema de unidades utilizado en el cálculo estructural. Es importante calcular correctamente la carga muerta, ya que influye en el diseño de los elementos estructurales, como vigas, columnas, cimientos y losas, asegurando su capacidad de resistir las fuerzas constantes a las que estarán sometidos durante la vida útil de la construcción.
Te presentamos uno de los mejores softwares para estructuras: <<¿Qué es Cypecad y para qué sirve?>>
Elementos a tomar en cuenta para calcular la carga viva
Entre la carga viva y carga muerta, la carga viva es la más dinámica y no estática, lo que implica que involucra movimientos que generan fuerzas variables sobre la estructura. Al calcular estas cargas, es esencial considerar una serie de factores que pueden influir en su magnitud y naturaleza. Entre estos factores se encuentran:
Cantidad de movimiento:
La carga viva puede variar en intensidad dependiendo de la cantidad de movimiento asociada a las actividades humanas o de otro tipo que se realicen en la estructura.
Fatiga de materiales:
Los ciclos repetitivos de carga y descarga pueden provocar fatiga en los materiales de la estructura, lo que debe tenerse en cuenta para garantizar su durabilidad y resistencia.
Vibración:
Las vibraciones generadas por actividades como el tráfico vehicular o el movimiento de personas pueden generar cargas dinámicas que deben ser evaluadas para asegurar la estabilidad de la estructura.
Aprende más sobre las estructuras en: <<Estructuras de acero: qué son, tipos y mucho más>>
Dinámica de fluidos:
En casos donde la estructura esté expuesta a fluidos en movimiento, como el viento o el agua, es necesario evaluar cómo estos afectan las cargas sobre la estructura.
Impacto:
Cargas de impacto, como las generadas por el movimiento de maquinaria pesada o la caída de objetos, también deben ser consideradas, ya que pueden tener efectos significativos en la resistencia y estabilidad de la estructura.
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Es fundamental comprender y aplicar adecuadamente los conceptos de cargas vivas y cargas muertas en el diseño y la construcción de estructuras. Estos conocimientos son esenciales para garantizar la seguridad y la eficiencia de los proyectos de ingeniería civil. Para esto, el aprendizaje debe de ser continuo, al igual que la actualización de habilidades, ya que son clave para mantenerse al día en un campo tan dinámico como el de la construcción.
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