carga muerta y carga viva

Ingenieros estructurales a menudo usan los términos “carga muerta” y “carga viva.” Comprender la diferencia entre estos dos tipos de cargas es esencial para mantener la estabilidad e integridad estructural de los edificios de acero. Estos conceptos ayudan a diseñar un sistema estructural de acero personalizado.

En este artículo, Xinguangzheng analizará en detalle las diferencias entre la carga muerta y carga viva para ayudarte a comprender mejor estos conceptos.

carga muerta y carga viva

Al diseñar una estructura de acero, es crucial comprender los diferentes tipos de cargas estructurales. Generalmente, existen tres tipos principales de cargas: verticales, horizontales y longitudinales. Cada una de estas puede subdividirse en categorías más específicas. Hoy discutiremos las cargas vivas y cargas muertas, ambas consideradas cargas verticales importantes.

Carga muerta

La primera carga vertical a considerar es la carga muerta. Estas cargas siempre están presentes en el edificio y no se mueven. Normalmente, las cargas muertas son fuerzas que ejerce la estructura del edificio debido a paredes, elementos estructurales o equipos permanentes. Por lo general, este grupo incluye vigas, techos, soportes, paredes y otros componentes permanentes. Salvo que se realicen cambios en la estructura, la carga muerta permanecerá constante.

Características de las cargas estáticas

• Peso fijo: Las cargas estáticas no cambian con el tiempo, salvo que se modifique la estructura.
• Permanente: Incluyen el peso de los componentes estructurales y las partes integradas.
• Distribución vertical: La gravedad ejerce presión constante sobre los elementos del edificio.

Ejemplos de cargas muertas

• El peso propio de los componentes estructurales, como paredes, ladrillos, vigas y columnas.
• Instalaciones fijas, como sistemas HVAC, tuberías y cableado eléctrico.
• Materiales para pisos, como acrílico, baldosas o paneles de madera.
• Techos y sus cubiertas.
• Acabados exteriores, como pintura, yeso y revestimientos.

Antes de considerar las cargas vivas de un edificio, es esencial calcular las cargas muertas. Muchas veces, al estimar cargas muertas, se omiten componentes como sistemas HVAC, plomería o elevadores. Sin embargo, estos son elementos clave que afectan considerablemente los cálculos.

Carga viva

La carga viva, también conocida como carga impuesta, se refiere a las cargas temporales o móviles en un edificio, causadas por personas, muebles, vehículos y otros factores de corta duración. Debido a que las cargas vivas pueden variar con el tiempo, ejercen fuerzas dinámicas sobre la estructura. Los ingenieros deben considerar esto para garantizar la seguridad y estabilidad del diseño.

Las cargas vivas cambian en magnitud y posición a lo largo del tiempo, ya que dependen del uso del edificio y de las actividades dentro de él. Por ello, los pisos deben soportar tanto objetos pesados distribuidos como cargas concentradas. En la práctica, los pisos rara vez soportan la carga máxima, lo que permite mayor flexibilidad en el diseño de columnas, paredes portantes, soportes de pilares e incluso cimientos.

Características de las cargas vivas

• Amplitud variable: La magnitud depende del número de personas y el peso que transportan. Por ejemplo, las cargas en pisos residenciales son distintas a las de pisos comerciales.
• No fija permanentemente: Las cargas vivas cambian conforme las personas se mueven y realizan diferentes actividades.
• Distribución dinámica: Las cargas vivas pueden actuar en diferentes lugares y moverse, lo que provoca variaciones en las fuerzas sobre distintas partes de la estructura.

Ejemplos de cargas vivas

• Personas y muebles en edificios residenciales o comerciales.
• Vehículos en carreteras, estacionamientos y puentes.
• Almacenamiento de bienes en bodegas.
• Herramientas y máquinas en edificios industriales.
• Nieve acumulada en techos durante el invierno.

Diferencias entre cargas muertas y cargas vivas

• Naturaleza: Una carga muerta permanece en una posición fija, mientras que una carga viva se mueve.
• Tamaño: La carga muerta suele ser mayor, ya que incluye el peso de la estructura. La carga viva se limita a cargas temporales.
• Relación con el tiempo: Las cargas muertas no cambian, mientras que las vivas varían dependiendo del uso del edificio y las actividades.

Antes de comenzar cualquier construcción, es crucial calcular los valores de las cargas muertas y vivas. Esto afecta los costos, ya que puede requerir materiales distintos a los inicialmente previstos, como concreto en lugar de madera o acero, lo que aumenta el presupuesto.

Para calcular el valor de carga de una estructura de acero, es necesario conocer los límites de carga y las cargas permitidas en la región donde se encuentra el edificio. Generalmente, estos valores coinciden con los del Código Residencial Internacional.

Además, se deben revisar los códigos de construcción locales antes de iniciar la construcción. Es posible que necesite conocer los estándares específicos para las cargas muertas y vivas. Lo que es factible en una región puede no serlo en otra. Es importante prestar atención a estos detalles, ya que pueden determinar si la construcción pasará o no las inspecciones.

Factores a considerar al seleccionar el código de construcción para el proyecto

¿Cuál es el uso del edificio?

Diferentes usos de un edificio requieren valores distintos para las cargas estructurales. Por ejemplo, un taller de metal puede tener muchas máquinas y, por lo tanto, necesitar valores más altos para las cargas vivas. Un edificio destinado a almacenar heno u otros alimentos para animales requerirá valores significativamente más bajos. Por lo tanto, el ingeniero estructural debe considerar el uso del edificio al diseñar la estructura.

¿Qué materiales pueden soportar cargas estáticas?

Muchas casas están construidas con madera. Sin embargo, la mayoría de los edificios comerciales pueden construirse con acero, concreto o madera. Para edificios más grandes, es mejor usar estructuras de acero debido a sus numerosas ventajas:

• Alta resistencia.
• Bajo peso.
• Cortos períodos de construcción.
• Rentabilidad.
• Gran flexibilidad en el diseño.

¿Cómo se diseñan las cargas vivas?

El ingeniero estructural debe comprender los requisitos de carga viva de la estructura que se está construyendo. Esto ayuda a decidir qué materiales usar al construir. Después de todo, la carga viva de una vivienda es muy diferente de la de un centro comercial de estructura de acero. Además, es importante recordar que diferentes habitaciones tendrán diferentes cargas vivas. Es útil conocer el propósito de cada habitación antes de comenzar la construcción.

Pasos para usar las tablas de vanos

1. Examine su plano para encontrar el vano y la distancia entre cada punto.
2. Consulte el código para determinar los límites para carga muerta, carga viva, carga de nieve e incluso deflexión.
3. Seleccione la tabla de vanos adecuada.
4. Ajuste las condiciones de su diseño a los rangos en la tabla para encontrar los valores más pequeños de Fb y E.
5. Seleccione el grado a partir de la lista de números en la tabla de valores de diseño.
6. Calcule la compresión perpendicular basándose en los valores de diseño de la tabla.
7. Asegúrese de que los números seleccionados en los pasos 5 y 6 sean correctos y coincidan finalmente.

Algunos valores de carga viva según el Código Residencial Internacional

• Balcones exteriores: 60
• Terrazas: 40
• Garajes para automóviles de pasajeros: 50
• Áticos sin almacenamiento: 10
• Dormitorios: 30
• Habitaciones distintas a los dormitorios: 40

Es importante recordar que estos son los valores mínimos de cargas vivas que deben distribuirse uniformemente en estas áreas. Si no se usan los valores correctos para las cargas muertas y vivas, cualquier edificio puede volverse inseguro. Si los edificios no están diseñados para soportar ambas cargas adecuadamente, podrían colapsar con el tiempo. Además, las personas no podrán vivir de manera segura en lugares donde no se sigan las normas para las cargas vivas y muertas.

Muchas personas piensan que los edificios son estables sin importar de qué material estén hechos. Sin embargo, si no se utilizan los materiales adecuados para soportar las cargas vivas y muertas, cualquier edificio puede volverse peligroso e inhabitable. Por ejemplo, hemos realizado una introducción detallada sobre los materiales que deben elegirse para un almacén de acero. Si desea construir su casa de manera adecuada en el futuro, es fundamental aprender más sobre las cargas vivas y muertas.

Hoy en día, las personas colocan más cosas dentro de los edificios que nunca antes. Por lo tanto, debe asegurarse de que sean seguras y no causen el colapso de ninguna parte de la estructura. En el pasado, es posible que no haya prestado mucha atención a las cargas vivas y muertas. Ahora es el momento de aprender todo lo posible sobre ellas. Siguiendo estos principios, podrá construir algo más seguro en el futuro.

Resumen

Al construir una estructura, los ingenieros estructurales consideran tanto las cargas vivas como las muertas. Esto garantiza que la estructura sea segura y no colapse. Las cargas muertas nos informan sobre la resistencia y estabilidad que necesita lograr la estructura en general. Por otro lado, las cargas vivas influyen en el diseño y, por ende, en la forma en que se utilizará el edificio. Para compensar factores desconocidos y cambios en las cargas vivas, el proceso de diseño debe incluir un factor de seguridad adecuado.

En resumen, los conceptos de cargas muertas y vivas son fundamentales en la ingeniería estructural. El peso permanente de un edificio y sus componentes se denomina «carga muerta». Las cargas variables y de corta duración que las personas imponen a un edificio se denominan «cargas vivas».