Recomendación
CIRSOC 105
y Comentarios
SUPERPOSICION
DE ACCIONES
(COMBINACION DE ESTADOS DE CARGA)
EDICION JULIO 1982
SIREA - Esta publicación integra el Sistema Reglamentario Argentino para las Obras Civiles
"El INTI-CIRSOC y ERREPAR S.A no se hacen responsables de la utilización que el usuario haga de la información contenida en el presente CD-ROM.
A efectos legales, tiene validez como Reglamento Nacional el texto impreso editado por INTI-CIRSOC"
- ÍNDICE -
Asesores que intervinieron en la redacción de la Recomendación CIRSOC 105:
Coordinador: Ing. Hilario Fernández Long
Asesor: Ing. Arturo J. Bignoli
1.1. INTRODUCCION
En el proyecto de estructuras es necesario superponer diferentes acciones cuya probabilidad de producción es variable.
Para no caer en la regla del "caso más desfavorable entre todos los posibles", que es antieconómica por excesivamente conservadora, se dan algunas reglas prácticas de combinación basadas en una clasificación de las acciones y con el uso de coeficientes.
1.2.
CAMPO
DE VALIDEZ
Esta Recomendación se podrá aplicar en todos los proyectos de estructuras resistentes de cualquier material, en los que se considere necesario estudiar la posible superposición de acciones (combinación de estados de carga) con mayor detalle que el establecido en los reglamentos particulares.
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CAPITULO 2. CLASIFICACION DE LAS ACCIONES
2.1.
DEFINICIONES
2.1.1. Acción
Conjunto de fuerzas exteriores activas, concentradas o distribuídas (acciones directas) o deformaciones impuestas (acciones indirectas), aplicadas a una estructura. También se puede denominar "estado de carga".
2.2.
CLASIFICACION
DE LAS ACCIONES
Para definir sus valores representativos y para establecer sus reglas de superposición, según su variación en el tiempo, se considera que las acciones pueden ser:
2.2.1. Acciones
permanentes
Acciones que tienen variaciones pequeñas (despreciables en relación a su valor medio) e infrecuentes, con tiempos de aplicación prolongados, tales como:
- acciones debidas al peso propio de la estructura
- acciones debidas al peso propio de toda sobreestructura prevista
- acciones de los suelos (excluídas las cargas móviles actuantes sobre ellos)
- fuerzas de tesado en estructuras pretensadas (pretesadas o postesadas)
- deformaciones impuestas por el proceso constructivo
- fuerzas resultantes de la retracción del hormigón o de las soldaduras
- acciones de los líquidos en general (en caso de presencia continuada)
- acciones resultantes de los asentamientos de apoyos (cedimientos de vínculo en general)
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2.2.2.
Acciones
variables
Acciones que tienen elevada probabilidad de actuación, variaciones frecuentes y continuas no despreciables en relación a su valor medio, tales como:
- acciones debidas a la ocupación y al uso (cargas útiles o sobrecargas)
- acciones debidas al montaje
- acciones debidas a las cargas móviles y sus efectos
- acciones resultantes del viento
- acciones resultantes de la nieve
- acciones resultantes del hielo
- acciones debidas a los granos y materiales sueltos
- acciones debidas a las maquinarias y equipos, incluyendo, cuando sean significativas, sus acciones dinámicas
- acciones de los líquidos en general
- acciones debidas a variaciones de temperatura
- acciones debidas a sismos de ocurrencia frecuente *
2.2.3.
Acciones
accidentales
Acciones que tienen pequeña probabilidad de actuación pero con valor significativo, durante la vida útil de la construcción, cuya intensidad puede llegar a ser muy importante para algunas estructuras, tales como:
- acciones debidas al impacto de vehículos terrestres y aéreos
- acciones debidas a explosiones
- acciones debidas a movimientos del suelo
- acciones debidas a avalanchas de nieve o de piedras
- acciones debidas a tornados y sismos de ocurrencia excepcional *
Sólo se tomarán en cuenta cuando las fuerzas resultantes no son ni despreciables, ni tan importantes como para que no sea razonable tratar de proyectar estructuras que las soporten.
Cuando se debe dimensionar la estructura para soportar estas acciones, normalmente se fijan valores convencionales a las fuerzas que producen. En el caso de los sismos se adoptan fuerzas que producen en la estructura efectos equivalentes a los que originaría el movimiento del suelo.
* El Reglamento CIRSOC 103 "Acción de los sismos sobre las construcciones" hace referencia a un único sismo de diseño, que corresponde a los de ocurrencia excepcional o sea a los aquí clasificados entre las acciones accidentales. Los sismos de ocurrencia frecuente, clasificados entre las acciones variables, son aquellos de menor intensidad de la que resulta de aplicar, para cada zona sísmica, el Reglamento CIRSOC 103.
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CAPITULO 3. VALORES REPRESENTATIVOS DE
LAS ACCIONES
3.1.
VALORES
REPRESENTATIVOS DE LAS ACCIONES
Estos valores corresponden a determinadas intensidades que pueden tomar debido a su variación en el tiempo. Estos valores representativos son los que se utilizarán en las distintas combinaciones.
3.2. VALORES
CARACTERISTICOS
Los valores característicos FK,son los que se deducen de registros estadísticos confiables, como aquellos que sólo superados por el 5% de los valores registrados.
Cuando no se tengan datos estadísticos suficientes se tomarán como valores característicos los valores nominales que aparecen en tablas consagradas por el uso práctico, o fijen los reglamentos particulares.
3.3. VALORES DE
UTILIZACION (O DE SERVICIO)
Los valores de utilización (o de servicio) que generalmente coinciden con los del artículo anterior, pueden ser sustituídos por valores nominales estipulados por el usuario que debe comprometerse formalmente a no superarlos durante la vida útil de la estructura.
3.4. VALORES DE
COMBINACION
Los valores de combinación Fcomb,
son los que tienen una intensidad menor (lo que generalmente va
aparejado a un tiempo de actuación más prolongado) en forma tal
que actuando juntamente con otra acción dan, para la
combinación, una probabilidad de actuación de la misma magnitud
que la correspondiente a la otra acción. Se usan para los
estados últimos y se calculan afectando al valor característico
con un coeficiente 
0 :
Fcomb = 0 . FK
siendo:
Fcomb el valor de combinación;
0 un coeficiente que tiene en cuenta la
probabilidad de producción simultánea, con determinada
intensidad, de las acciones variables;
FK el valor característico.
Los valores de 0, siempre menores que la unidad, se indican
en la Tabla 1
para diferentes tipos de acciones.
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3.5. VALORES FRECUENTES
Los valores frecuentes Ffrec para cada tipo de acción, son los que actúan en las combinaciones que se consideran al verificarse estados de servicio (tienen intensidad menor que FK, tiempo de actuación más prolongado y mayor frecuencia).
Se calculan afectando al valor
característico con un coeficiente 1:
Ffrec = 1 . FK
siendo:
Ffrec el valor frecuente;
1 un coeficiente que tiene en cuenta la
probabilidad de producción simultánea, con determinada
intensidad, de las acciones variables;
FK el valor característico.
Los valores de 1, menores que la unidad, para diferentes
acciones se indican
en la Tabla 1.
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3.6. VALORES CASI
PERMANENTES
Los valores casi permanentes Fc.p. son mucho menores que el valor característico y actúan con una frecuencia mayor que los valores frecuentes y con intensidades menores que aquellos.
Se calculan afectando al valor
característico con un coeficiente 2 :
Fc.p. = 2 . FK
siendo:
Fc.p. el valor casi permanente
2 un coeficiente que tiene en cuenta la
probabilidad de producción simultánea, con determinada
intensidad, de las acciones variables;
FK el valor característico.
Los valores 2, menores que la unidad, para diferentes acciones se
indican en la Tabla 1.
Tabla 1.
Valores de los coeficientes 0, 1 y 2
| Acciones | Coeficientes | ||
| de combinación | frecuentes | casi permanentes | |
| 0 |
1 |
2 |
|
1 Cargas útiles
|
0,5 0,6 0,6 0,6 |
0,7 0,8 0,9 0,7 |
0,4 0,4 0,4 0,6 |
| 2 Acciones climáticas |
0,6 0,6 0,6 0,6 |
0,4 0,4 0,4 0,4 |
0,2 0,2 0,2 0,2 |
| 3 Sismos *** | 0,6 | 0 | 0 |
| 4 Acciones de máquinas y equipos (ascensores, puentes grúa, autoelevadores y similares). | 1 | 1 | 1 |
Nota: Para las
cargas permanentes resulta 0 = 1 = 2 = 1.
* Para zona II indicada en
el Reglamento CIRSOC 104 "Acción de la nieve y del hielo
sobre las construcciones". En ubicaciones especiales
calcular el valor correspondiente siguiendo los lineamientos del
anexo.
** Unicamente para zonas indicada en el artículo 3.2. del Reglamento CIRSOC 104 "Acción de la nieve y del hielo sobre las construcciones".
*** Los sismos aquí indicados son los clasificados como acciones "variables" en el artículo 2.2.2., y quedan excluídos los clasificados como acciones "accidentales".
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ANEXOS
AL
CAPITULO 3
3.1. OBTENCION
APROXIMADA DE LOS VALORES ji Y SU RELACION
CON LOS 
i PARCIALES
1. Dada la variación de una acción F con el tiempo t (como la indicada en la Figura A.1.),
una intensidad F mayor que FK de dicha acción, actuará durante un
tiempo total igual a:
 ai
= 
. T |
con
< 1 |
siendo:
ai los tiempos de
actuación de la acción con intensidad F > FK
un coeficiente menor que uno;
T la vida útil de la estructura.
En el caso de FK, será
= 0,05.
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Si con todos los valores de F registrados en el diagrama de la Figura A.1. se hiciera un histograma, resultaría:
 = |
T N |
y por lo tanto:
| ai |
= . N
|
|
siendo:
el
tiempo de actuación de la carga en cada oportunidad, supuesto
constante;
T la vida útil de la estructura;
N la cantidad total de valores de
F registrados, es decir ni
(ver figura A.2.).
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A los efectos de la presente Recomendación supondremos que la función de densidad de frecuencia corresponde a una variable F lognormal; lo que en general resulta una buena aproximación (ver Figura A.3.)
2. Utilizando una tabla de
probabilidades normales y conocida à puede obtenerse 
i y
entonces, expresar:
| y | Fi
= 
e i  F |
| FK
=
e K F |
si para hallar FK tomamos como es habitual à = 0,05 = 5% resulta:
FK = e 1, 645
F
siendo:
la intensidad media de la acción F;
Fi la intensidad de la
acción F a la que corresponde una frecuencia 
FK el valor característico de la acción;
i el índice de seguridad
correspondiente al valor Fi;
K el índice de seguridad
correspondiente al valor FK;
F el coeficiente de variación de la
acción F.
Se puede entonces calcular ji como:
siendo:
ji (con j = 0;1 ó 2) los coeficientes
(como los de la Tabla 1) que determinan la intensidad de las
acciones F para su consideración simultánea con otras;
Fi la intensidad de la
acción F a la que corresponde una frecuencia
FK el valor característico de la acción;
i
el índice de seguridad correspondiente al valor Fi;
k
el índice de seguridad correspondiente al valor FK;
F el coeficiente de variación
de la acción F.
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La aproximación de este planteo
consiste en que los valores de y F que se utilizan no surgen de
un cálculo matemático.
Suponiendo cuatro diagramas F, t,
como los de las Figuras A.4., A.5., A.6. y A.7. y adoptando los
valores de F con un criterio cualitativo
por observación de dichos diagramas resultan respectivamente,
los siguientes valores:
a) Pequeña dispersión de los valores. Es el caso del peso propio, las cargas permanentes, el empuje de líquidos, etc. (ver Figura A.4.).
F = 0,10
b) Dispersión considerable de los valores. Es el caso de las cargas útiles en general, las cargas de viento, nieve, temperatura, etc. (ver Figura A.5.).
F = 0,50
c) Gran dispersión de los valores. Es el caso de los sismos, tornados, etc. (ver Figura A.6.).
F = 0,70
d) Acción determinista. Es el caso de las acciones de máquinas y equipos, por ejemplo, grúas, etc. (ver Figura A.7.).
F = 0
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Los valores de se estimarán
sobre la base de que las acciones de presencia más frecuente
tendrán à mayores, que los correspondientes a acciones menos
frecuentes.
Para las diferentes denominaciones
de las acciones de esta Recomendación se adoptan los valores de
à indicados en la Tabla A.1. Con dichos valores se obtienen de
una tabla de probabilidades normales los correspondientes i
(ver Tabla A.1.).
Tabla A.1.
| Acciones | |
i |
características 1frecuentes 1de combinación 0casi permanentes 2 |
0,05 0,50 0,60 0,80 |
1,645 ( = K) 0 -0,25 -0,84 |
En la Tabla A.2. se indican los valores de:
ji = e 
i
-1,645
F
para los F adoptados.
Tabla A.2.
| F |
Coeficientes | ||
| de combinación= 0,60 |
frecuentes = 0,50 |
casi permanentes = 0,80 |
|
| 0 = e -1, 895 F |
1 = e-1, 645 F |
2 = e- 2, 485 F |
|
| 0,10 0,50 0,70 0 |
0,827 0,388 0,265 1 |
0,848 0,439 0,316 1 |
0,780 0,289 0,176 1 |
3. En la presente Recomendación se indica para el cálculo de Fu la siguiente expresión:
| Fu = |
ji
FKi = |
|
ji
FKi |
(j = 0;1 ó 2) |
mientras que algunas normas indican:
Fu = i
FKi
siendo:
Fu la acción límite última;
el coeficiente de seguridad global;
ji
los coeficientes que determinan la intensidad de las acciones F
para su consideración simultánea con otras;
FKi los valores característicos de las acciones i;
i los coeficientes de seguridad
parciales, definidas en dichas normas.
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Por lo tanto, se podrían obtener
los valores de i, como ji, tomando los valores del
coeficiente de seguridad global único â, indicados en los
Reglamentos CIRSOC particulares.
Otro método para obtener los valores de âi puede ser el siguiente:
i FKi = ji
FKi = ji i e1,
645 F = i e
* F
1n + 1n
ji + 1, 645 F = * F
| *= |
1n F |
+ | 1n ji F |
+ 1, 645 |
| i = e ( * - K ) F
= e ( * - 1,645) F |
siendo:
i los coeficientes de seguridad
parciales;
FKi los valores característicos de las acciones i;
el coeficiente de seguridad global;
ji
los coeficientes que determinan la intensidad de las acciones F
para su consideración simultánea con otras;
i el valor medio de la acción Fi;
F el coeficiente de variación
de la acción F;
* el índice de seguridad ficticio, para el
cálculo de âi;
Ki el índice de seguridad de la
acción característica que vale 1,645 para el porcentil 0,05.
En la Tabla A.3. se indican, a
título de ejemplo, los valores de * y i
calculados por este método y como control con i
= ji
(j = 0; 1 ó 2).
Tabla A.3.
| F |
* |
i = e ( * - 1,645) F |
i = ji |
||||||
| para0 |
para1 |
para2 |
para0 |
para1 |
para2 |
para0 |
para1 |
para2 |
|
| 0,10 0,50 0,70 0 |
6,677 1,138 0,738  |
6,928 1,385 0,989 |
6,092 0,549 0,153 |
1,654 0,776 0,530 2 |
1,696 0,878 0,632 2 |
1,560 0,578 0,352 2 |
1,654 0,776 0,530 2 |
1,696 0,878 0,632 2 |
1,560 0,578 0,352 2 |
A título ilustrativo en la Tabla
A.4. se indican los valores à que corresponden a los i*
dados en la Tabla A.3.
Tabla A.4.
| F |
* para 0 |
|
* para 1 |
|
* para 2 |
|
| 0,10 0,50 0,70 0 |
6,677 1,138 0,738 |
1,28x10-11 0,127 0,229 0 |
6,928 1,385 0,989 |
2,27x10-12 8,2 x 10-2 0,161 0 |
6,092 0,549 0,153 |
5,9 x 10-2 0,281 0,363 0 |
Los valores de i se podrían obtener, para cierto valor de , a partir de la expresión
ji =  |
(j = 0; 1 ó 2) |
siendo:
ji los coeficientes que determinan la
intensidad de las acciones F para su consideración simultánea
con otras;
i
los coeficientes de seguridad parciales;
el
coeficiente de seguridad global.
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