Cargas en las estructuras

Un poco de historia

Hasta mediados del siglo pasado el estudio del efecto de las cargas, antes de la construcción de los edificios no era prioritario. Se le asignaba relativa y poca importancia .Porque la edificatoria hasta esa época resultaba muy pesada comparada con las fuerzas externas que resistía. Imaginemos que efecto puede causarle el viento al panteón, es tan elevado su peso propioque las inestabilidades que pueden generar las fuerzas externas son mínimas. Es que en esa época, el mecanismo mas común era la bóveda o el arco, que combinado con el material mas usual, el ladrillo o la piedra , daban como producto a estructuras de elevado peso propio. Toda la edificatoria quedaba estabilizada por su propio peso. Si también todas las secciones de columnas, arcos, bóvedas y paredesresultaban generosas y de grandes espesores.
Es con advenimiento del hierro fundido primero, y luego el acero con el hormigón, que a mediados del siglo pasado surgen nuevas modalidades en los diseños estructurales. Aparecen proyectos esbeltos, huecos, livianos y las fuerzas se canalizan en elementos mas delgados.
Pero la conciencia y costumbres del proyectista en esos años aun estaban poseídaspor la indiferencia hacia las cargas.
Es en 1879 cuando despiertan bruscamente de ese aletargamiento al derrumbarse espectacularmente el puente ferroviario que cruzaba el estuario de Tay en Escocia. El suceso se presenta durante un ventarrón a solo 18 meses de su inauguración y cuando cruzaba un tren, cayendo al vacío y muriendo 75 personas.
Luego de un profundo análisis de las causas de latragedia, se determina que no se habían tenido en cuenta en el diseño y calculo, los efectos de la presión del viento.
Y años más tarde, otra gran desgracia humana y técnica. En agosto de 1907 el puente sobre el río San Lorenzo, en Quebec, Canadá, se desploma cuando se encontraba en la ultima etapa de su construcción, muriendo 64 operarios. Hubiera sido el puente más grande del mundo del tipovoladizo en esa época.
Así, lentamente los proyectistas, mediante el costoso método de la prueba y el error, van corrigiendo sus metodologías de calculo y considerando cada vez con mayor cuidado y atención el correcto lugar que deben ocupar las cargas en la etapa del diseño y cálculo de las estructuras.

Clasificación de las cargas según su distribución superficial:

Fuerzas concentradas: Su unidades el "Kg." (Kilogramo) y actúa sobre un punto determinado. Resulta difícil ejemplificar materialmente una fuerza concentrada, por cuanto todos los elementos del universo poseen cierto espesor; un grosor determinado. Un afilado lápiz presionando sobre un tablero se podría idealizar como una fuerza concentrada. En general se acepta que las fuerzas que actúan sobre pequeñas superficies, sonconcentradas. También una columna en cualquier edificio la debemos imaginar como fuerzas puntuales concentradas, dada la magnitud de la carga que transmite en relación a la pequeña superficie transversal que poseen. En un árbol, el tronco en su parte inferior recibe toda la carga del árbol y se la representa como concentrada.

Fuerzas lineales: Su unidad es el kg/ml (kilo-gramo por metro lineal) yactúa sobre un elemento lineal.
Esta unidad nos da la cantidad de carga que existe en una longitud de un metro.
Si al lápiz lo apoyáramos horizontalmente sobre sus dos extremos, el peso propio actuaría como una fuerza lineal. Las vigas en los elementos estructurales, soportan comúnmente cargas lineales, o también llamadas fuerzas uniformemente distribuidas.

Fuerzas superficiales: Su unidad es elkg/m2 (kilogramo por metro cuadrado) y actúan sobre una superficie. La presión que ejerce el agua en el fondo de un recipiente es una fuerza superficial. En un edificio, el contrapiso y el piso, por ejemplo, actúan como cargas superficiales, también lo hacen la losa de hormigón y el cielorraso.

Los elementos estructurales y la distribución superficial:

En el dibujo siguiente se muestran...