CAPITULO XX
CAPITULO XX
DISEÑO DE ESTRUCTURAS DE EDIFICIOS
Artículo
XX. 1.—Clasificación de edificios.
Los edificios se
clasifican en :
Grupo
A. Edificios cuya falla pueda significar
cuantiosas pérdidas humanas o económicas, o cuyo funcionamiento es vital bajo
condiciones de emergencia como: hospitales, edificios públicos de importancia,
estaciones de bomberos, estaciones de policía, cárceles, edificios que
contengan artículos de valor excepcional, edificios de más de cuatrocientos
metros cuadrados sujetos a frecuentes concentraciones de personas, centros de
transporte, de bombeo, donde se guarden materias tóxicas, explosivas o
radioactivas, centrales eléctricas y telefónicas.
Grupo
B. Edificios para habitación, centros de trabajo,
centros de enseñanza, edificios sujetos a frecuente concentración de personas
con un área menor de cuatrocientos metros cuadrados (400 m2), construcciones
que almacenen bienes costosos, edificios industriales no incluidos en el grupo
A, tapias de más de dos metros de altura (2,00 m), estructuras cuya falla puede
poner en peligro a otros edificios.
Grupo
C. Construcciones aisladas y construcciones no
permanentes, no destinadas a habitación o al uso público, no clasificables en
los otros grupos.
Artículo XX. 2.—Cargas permanentes.
Se definen en el
capítulo I de este Reglamento. Se designan como CP.
Artículo
XX. 3.—Pesos unitarios de la carga muerta.
En
todos los casos la determinación de la carga muerta queda a responsabilidad
del diseñador.
Artículo
XX. 4.—Cargas temporales.
Las cargas temporales
están definidas en el capítulo I. Se debe evaluar en cada caso la carga máxima
a que será sometida la
estructura.
Para
uso normal de locales para personas, muebles, utensilios o cantidades normales
de mercadería se usará como mínimo las cargas temporales dadas en la siguiente
tabla:
Archivos ... ... ...
... ... ... ………………….
... 600 *Kg/m2
Azoteas con pendiente inferior al 5% ... ... ...
... ... ... ……….. ... 200
Azoteas con pendiente superior al 5% ... ... ...
.………………….. ... 100
Bibliotecas (almacenaje de libros) ... ...
...... …………………… . ... 600
Bodegas para mercancía liviana ... ... ... ...
... ... ... ... 500
Bodegas para mercancía de peso intermedio ...
... .. ... ... .650
Bodegas para mercancía pesada ... ... ... ...... ... ... ...
800
Escenarios para teatros ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 800
Pasillos, escaleras, rampas, vestíbulos, pasajes
para uso de peatones ... ... ...
... ... ... ...
... ...... ... ... ... ... 400
Fábricas para mercancía liviana ... ... ... .,.
... ……………………..... 500
Fábricas para mercancía de peso intermedio ...
……………... ... ... 650
Fábricas de mercadería pesada ... ... ... ...
... ... ………………... ... 800
Garajes y
estacionamientos para automóviles exclusivamente 400
Habitaciones (casas,
apartamentos, dormitorios, cuartos de hotel, internados de escuelas, cárceles,
cuarteles, casas correccionales, hospitales y similares) ... ……………………………………...
... ... ... 250
Imprentas ... ... ... ... .…………………………. ... ...
... ... ... ...... ... ... 900
Laboratorios ... ... ... ... ... ..,……………………….
... ... ... ... ... ... ... 300
Librerías (comercio) ... ...
………………………….......... .................. 600
Locales para reunión
de personas sin asientos fijos (estadios, salones de baile, salas de
espectáculos y similares) …………………….. ... 500
Locales para reunión
de personas con asientos fijos (cines, templos, gimnasios, salones de baile,
restaurantes, salones de lectura, aulas escolares, salas de juego y similares)
... …………………………..400 Locales comerciales de mercadería liviana ... …………………...
... 500
Locales
comerciales de mercaderías de peso intermedio .….. 650
Locales comerciales de
mercaderías de peso pesado …….. 700
Oficinas ... ... ... ... ... ... ... ...
.…………………………... ... ... ... 300
- Techos de
asbesto-cemento, hierro galvanizado y similares ... ……………………………………………………………………………….40
- Voladizos
sobre vía pública (marquesinas, balcones y similares) 200
- Tabiques móviles ...
... ... ... ... ... ... ... ... ……………………….... ... 50
NOTA: Marquesinas de
menos de un metro y medio de voladizo: usar carga concentrada alterna y al
borde de 150 kg por metro.
Artículo XX. 5.—Fuerza sobre barandas.
En
las barandas de escalera y balcones se supondrá aplicada una fuerza horizontal
de 50 kg por metro dirigida hacia el exterior y actuando a la altura del
pasamano.
En teatros, salas de reunión, edificios
para deportes y tribunas, esa fuerza será de 100 kg por metro lineal.
Artículo XX. 6.—Cargas sísmicas.
La
determinación y la evaluación de las fuerzas sísmicas se regirán por el Código
Sísmico.
Artículo XX. 7.—Cargas de viento.
XX. 7.1 Estas normas se aplicarán a toda
construcción, excepto puentes, líneas de transmisión y otras que por su
concepción estructural requieran un análisis específico que considere fuerzas
de tipo vibraciones aeroelásticas.
XX. 7.2 Deberán considerarse las fuerzas que
produzca el viento tanto durante la construcción como después de terminada
ésta.
XX. 7.3 En general, será suficiente considerar
el efecto del viento en la dirección de los dos ejes principales del edificio.
En casos especiales determinados por la forma de éste, será necesario un
cálculo en otras direcciones.
XX. 7.4 Los factores de carga y los esfuerzos
permisibles en el diseño por la carga del viento, son los mismos que se
especifican para el diseño sísmico en el Código Sísmico de Costa Rica (artículo
6.3) reemplazando los términos provenientes de la acción sísmica por el
correspondiente a la fuerza del viento, calculada según se dispone en el artículo
XX. 8 de este Reglamento.
Cada elemento de la estructura y ésta
como unidad deberá tener capacidad para resistir la siguiente combinación de
cargas:
XX. 7.4.1 Para concreto reforzado:
CU = 1,4 CP + 1,7 CT
CU = 0,75 (1,4 CP +1,7 CT) + CV
CU = 0,9 CP ± CV
Los
elementos de concreto reforzados y preforzados deberán proporcionarse usando
métodos de resistencia última con los factores de resistencia correspondiente
(Factor 0/ del ACI 316).
XX. 7.4.3 Para acero estructural:
Para diseño con métodos de Resistencia Ultima,
se utilizarán los factores especificados para concreto reforzado. Para diseño
en el método de Esfuerzos de Trabajo, además de las cargas gravitacionales
deberán revisarse las combinaciones siguientes:
CU = 1,1
(CP + CT ± CV
CU = CP
± CV
Para estas combinaciones los esfuerzos
permisibles en la estructura podrán ser incrementados 1,5 veces su valor
usual.
En estas expresiones:
CU = Efecto
total que representa la acción combinada de las fuerzas .gravitacionales y de
viento que deben ser resistidas por la estructura.
CP = Efecto del
peso propio y las cargas permanentes en la estructura.
CT = Efecto de Ja
carga temporal o sobrecarga en la estructura.
CV = Efecto de
la excitación del viento en la estructura.
EP == Efecto
redundante de la postensión en las estructuras hiperestáticas. '
Artículo XX. 8.—Presión básica del viento.
XX.
8.1 El valor de la presión o succión es
proporcional a una magnitud llamada Presión Básica del Viento, definida por la
expresión:
q
= 0,005 V2
En la que:
q = presión básica en
kg/m2
v =Velocidad máxima
instantánea del viento, en kw/hora.
XX.
8.2 Para establecer la presión básica a alturas
distintas de aquella
en que fue
medida la velocidad, se puede usar la fórmula siguiente:
qx =qh (x)2 xa
(h)
En la
que: q x = presión a la altura X
h
= altura a la que se mide la velocidad.
a
=coeficiente de rugosidad, que se toma igual a 0,16 en
lugares a campo abierto, frente al mar o en sitios similares y a 0,28 en ciudades
o sitios asimilables a las ciudades en cuanto a la rugosidad del terreno para
los efectos de acción del viento.
XX. 8.3 La velocidad "v", máxima
instantánea del viento, que se considera para el cálculo de la presión básica,
deberá provenir de una estadística directa o indirecta, fidedigna en cuanto a
instrumentos usados y a período de observación.
Artículo XX. 9.—Tablas para la presión básica del viento.
En
caso de que no se cuente con esa estadística fidedigna, deberán usarse los
siguientes valores mínimos de presión básica, en construcciones hasta de 100
metros de altura, debiendo interpolarse linealmente para alturas intermedias
entre las anotadas:
XX. 9.1
Construcciones situadas en la ciudad o en lugares de rugosidad
comparable
Altura sobre el
terreno Presión
Básica q (kg/m2)
(m)
0
|
|
55
|
15
|
|
75
|
20
|
|
85
|
30
|
|
95
|
40
|
|
105
|
50
|
|
110
|
75
|
|
120
|
100
|
|
130
|
XX. 9.2
Construcciones en campo abierto frente al mar y sitios similares
Altura sobre el
terreno Presión
Básica
(m) q (kg/m2)
0
|
|
70
|
1
|
|
70
|
7
|
|
95
|
10
|
|
105
|
15
|
|
120
|
20
|
|
125
|
30
|
|
135
|
40
|
|
145
|
50
|
|
150
|
75
|
|
165
|
100
|
|
170
|
Artículo
XX.10--- Métodos de cálculo.
XX.
10.1 Podrá emplearse otro método de cálculo, basado
en estudios más avanzados, cuando la importancia de la construcción o la
complejidad de su estructura lo justifique, a juicio de la autoridad revisora.
En este caso deberá entregarse a esa autoridad el estudio justificativo,
completo.
XX. 10.2 En ningún caso la presión básica
determinada por algún método dinámico se aplicará con un valor inferior al 85%
de la que resultaría al emplear las tablas del artículo XX. 9. Tampoco conviene
que sea superior al 120% de esos valores.
XX.
10.3 Los valores determinados según los artículos
anteriores se aumentarán en un 20% en los casos siguientes:
— En gargantas de
cerros, en las que el viento pueda producir efectos Venturi que incrementen su
velocidad.
— En cimas de cerros o promontorios.
— En bordes de barrancas.
XX. 10.4 Las presiones básicas se aplicarán a las
construcciones clasificadas según su uso en el artículo XIX. 5, afectándolas
por el siguiente coeficiente de uso:
GRUPO
COEFICIENTE
XX.10.5 La presión básica se aplicará con igual
intensidad, cualquiera que sea la posición de la superficie afectada con
respecto a la dirección del viento. Sin embargo, el valor del cálculo será el
que resulte luego de aplicar a la presión básica los factores que se establecen
en el artículo XX. 7.
Artículo XX. 11.—Superficie de cálculo.
El área "A" de las
superficies sobre las que actúa el viento, se determinará como sigue:
— Cuerpos limitados
por superficies planas: El área verdadera.
— Cuerpos de sección transversal circular o
aproximadamente circular ya sean de eje horizontal o vertical: El área
correspondiente a la sección axial perpendicular a la dirección del viento.
— Varias superficies de techo yuxtapuestas, en
un mismo edificio: El área total de la primera superficie azotada por el viento
y el 50% del área de las superficies siguientes.
Esta reducción se hará sólo para el cálculo de
las fuerzas que se transmiten a otros elementos de la estructura y para
verificar la seguridad contra el volcamiento.
El cálculo aislado de cada techo se hará
considerando su área total. En todo caso, para que la reducción sea aplicable,
la distancia entre planos de techo no podrá ser superior a dos veces su altura.
— Bandera y anuncios con telas firmemente
fijadas: El área total.
— Banderas y anuncios de telas sueltas: 25% del
área total.
— Elementos reticulares, compuestos de perfiles
estructurales o de tubos:
Área de proyección de las barras del enrejado
sobre un plano vertical.
Artículo XX. 12.—Factor de forma.
La fuerza del viento por
unidad de superficie se obtiene multiplicando la presión básica "q"
por un factor de forma "C", dependiente de las condiciones de forma
total y de aberturas que tenga la obra en proceso de diseño. El factor
"C" es positivo si la acción del viento produce presión y negativo si
el efecto es de succión.
Factores de forma “C”:
Edificaciones cerradas
de paredes planas:
Pared frente al
viento: C:
presión 0,8
Pared del fondo:
C: succión 0,4
Techo frente al
viento:
C: 1,2 sen A-0,4
siendo
A el ángulo de pendiente. Techo de fondos:
C: succión 0,4
Edificaciones abiertas
Pared frente al viento
|
C:0,8
|
Pared frente al viento:
|
C:succión 0,4
|
Pared de fondo:
|
C: presión 0,6 succión 0,4
|
Paredes de los lados:
presión y succión alternativamente 0,4.
Techos frente al
viento: Presión 1,2 Sen A-0,4, presión hacia arriba 0,8.
Techos laterales y de
fondo: Succión y presión 0,4.
Techos de fondo:
Presión hacia arriba 0,8.
Si el área de las
aberturas es inferior a 1/3 y superior a 1 y 1/15 del área total de la
superficie expuesta, el factor de forma para la presión del viento que actúa de
abajo hacia arriba, perpendicularmente al plano del techo, variará linealmente
desde 0 hasta los valores anotados, conforme varíen las aberturas.
Muros aislados con
altura inferior a 5 veces al ancho: 1,2
Muros aislados de
alturas mayores: 1,6
Conductores
eléctricos, cables, tuberías de gas: para d
___ <1OO
Vq
1,2
Chimeneas
industriales, tuberías de gas: para
d
___ <1OO
Vq
0,70 donde d está en cm y q en kg/m2.
Estructuras
reticuladas, superficies directamente expuestas:1,6
Estructuras
reticuladas, superficies protegidas por reticulados semejantes:
0,083 x, donde x es la
razón de distancia de la armadura analizada a la armadura que la protege, a la
altura total de la armadura.
Torres reticuladas de cuatro patas: 1,6 la
frontal y 1,2 la posterior.
Torres reticuladas de tres patas: 1,6 la cara
frontal y caras laterales 0,3.
Artículo XX. 13.—Fuerza del viento.
La fuerza del viento sobre la edificación
se determinará por la acción conjunta de presiones y succiones.
El valor de la fuerza del viento es el
producto:
F = qXCXA
q = Presión básica en
kg/me
A = Área expuesta en
m2
C =Factor de forma.
Artículo XX. 14.—Otras cargas.
En
estructuras que deban soportar cargas temporales o sobrecargas que produzcan
impacto o vibraciones, las fuerzas adicionales resultantes serán tomadas en
cuenta mediante un incremento porcentual de tales cargas, según se indica a
continuación:
XX. 14.1 Para soportes de ascensores ... ... ...
... ... ... ... ……………. 100%
XX.14.2 Para vigas principales (vigas-riel) de
grúas-puente y
para las conexiones de esas vigas ...... ... ...
... ... …………………... ... 25%
XX. 14.3 Para soportes de maquinaria liviana
movida por motor
aplicado directamente al eje o por medio de
transmisión .…………….. 20%
XX. 14.4 Para soportes de maquinaria de movimiento
alternativo o
movida mediante interposición de
contrapesos ... ... ... ... …………….. 80%
XX.
14.5 Para tirantes formados por barras roscadas, que
soporten
pisos o balcones ... ... ... ... ... ... ... ...
... ... ... ... ………………………... 33%
XX.
14.6 La fuerza lateral que actúa sobre los rieles y
las vigas-riel de una grúa-puente, producida por el movimiento transversal del
carro, se considerará como el 20% de la suma de la carga máxima que la grúa
puede levantar y del peso del carro, sin tomar en cuenta ningún otro componente
de la grúa. Esta fuerza se supondrá aplicada por mitades sobre la cabeza de
cada riel y actuando en ambos sentidos, perpendicularmente a los rieles.
La fuerza longitudinal
qne produce el movimiento del puente será igual al 10% de la carga máxima sobre
sus ruedas aplicada al nivel de la cabeza de los rieles.
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