Carga distribuida
La nieve se ha asentado sobre la cubierta de un almacén: 2,1 kN/m² de cálculo, y 0,5 más de la propia cubierta. Es una carga por metro cuadrado. Una correa de perfil en U 20P lleva una franja de cubierta de 1,5 m — la distancia hasta las correas vecinas. A cada metro de correa le corresponden 2,6 × 1,5 = 3,9 kN más su peso propio: q = 4,08 kN/m. Si se mete 2,6 en la fórmula de la flecha como kN/m, la correa flecta en el papel 15 mm, y en la realidad 22 con una flecha admisible de 24.
La carga distribuida es una fuerza repartida a lo largo de una longitud o de una superficie. Sobre el forjado actúa en kN/m², sobre la viga — en kN/m. El paso es uno solo: multiplicar por el ancho tributario, es decir, por la separación entre vigas. La losa y el tablero recogen la carga de una superficie, las vigas — de franjas, los pilares — de áreas tributarias. Un error en esta multiplicación no se ve en las unidades si no se escriben: tanto 2,6 como 3,9 son «simplemente una carga».
| Notación | q — carga lineal, kN/m; p, g, s — cargas superficiales, kN/m² = kPa |
| Relación | q = p · a, donde a es el ancho tributario de la viga, m; 1 kN/m = 1 N/mm |
| Cifras de referencia | 1 kN/m² ≈ 102 kgf/m² · un metro de agua — 9,81 kN/m² · vivienda 1,5 · nieve de la zona III 1,5 |
| Viga sobre dos apoyos | M = qL²/8, R = qL/2, f = 5qL⁴/384EI |
| Voladizo | M = qL²/2, R = qL, f = qL⁴/8EI |
| Dónde | evaluación de cargas, cálculo de vigas y correas, esquemas de cargas en los planos KM y KZh (estructuras metálicas y de hormigón armado) |
01 · Definición
Superficie, franja, viga
Las cargas se recogen de arriba abajo. La nieve, las personas y los equipos presionan sobre el forjado en kN/m². El tablero las transmite a las vigas, y a cada viga le toca una franja que llega hasta la mitad de los vanos entre ella y sus vecinas. Si las vigas están cada 3 m, la franja mide 3 m, y cada metro cuadrado se convierte en 3 kN por metro de viga. De ahí q = p · a: la carga superficial multiplicada por el ancho tributario.
A partir de ahí, la carga lineal lo determina todo en la viga. El momento flector crece con el cuadrado de la luz, la flecha — con la cuarta potencia. Por eso separar las vigas una vez y media más es lo mismo que tener una vez y media más nieve, y alargar la luz una vez y media multiplica la flecha por cinco. En unidades se ve enseguida: kN/m² · m = kN/m, kN/m · m² = kN·m.
Siete cargas en una franja
Las filas son cargas superficiales. La barra es lo que recibe una viga con el ancho tributario elegido, el número de la derecha — en kN/m. A la izquierda — los kN/m² de partida.
Cinco estructuras, una franja, una flecha
La acción principal es el botón «Empezar la carga». Primero la carga se posa sobre el forjado — nieve, personas, palés o agua — y el sensor la muestra en kN/m². Después se resalta la franja tributaria de una viga, tan ancha como la separación entre vigas, y la carga de la franja se recoge en una línea: q = p · a. Luego la vista pasa a la propia viga: las flechas de la carga lineal, el diagrama de momentos, las reacciones en los apoyos y el flexímetro en el centro del vano. El último paso es la comprobación de resistencia y de flecha. Bajo la escena se elige la estructura — cubierta de almacén, balcón, almacén, pasarela peatonal o piscina — y la separación entre vigas. El botón «kN/m² como kN/m» muestra un cálculo en el que se olvidó multiplicar por la separación.
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02 · Conversión
Las normas y prontuarios antiguos escriben la carga en kgf/m²: 150 kgf/m² son 1,47 kN/m², casi exactamente 1,5. Para estimar, 1 kN/m² ≈ 100 kgf/m², con un error del 2 %.
Las normas estadounidenses usan psf, libras por pie cuadrado: 40 psf para vivienda son 1,92 kN/m². La carga lineal, en plf o klf: 1 klf = 14,6 kN/m.
| carga | kN/m² | kgf/m² | kN/m en 3 m | origen |
| {k} | {v} | {h} | {a} | {n} |
03 · Órdenes de magnitud
04 · Instrumentos de medida
05 · Reglas de escritura
Serie · Dibujo y CAD
chuletas de mesa para cada lámina06 · Unidades vecinas
07 · Sección histórica
La carga superficial casi nunca se mide directamente. La nieve se pesa en muestras, y las personas y los muebles se toman de las normas como estadística: un valor que durante la vida útil se superará solo con una probabilidad pequeña. Por eso la carga característica es una convención, y el coeficiente parcial γf le añade un margen por la incertidumbre.
Cómo una estructura soporta la carga puede comprobarse con un ensayo: el forjado se carga por escalones con una carga de prueba — sacos, agua en piscinas de lámina, bloques de hormigón — y en cada escalón se mide la flecha. Si la flecha crece linealmente y vuelve tras la descarga, el material trabaja en régimen elástico, y el cálculo queda confirmado.
Catálogo de magnitudes
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Una gota de ácido cambia el color del jugo, la sal tiñe la llama, el agua se congela con un golpe. Debajo, todas las fichas de Simetrium, por disciplina y por orden alfabético.
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