Fuerzas Horizontales : Fuerza sismica y fuerzas de viento a las que esta sometida cualquier estructura de una edificacion.

1. UNIVERSIDAD NACIONAL FEDERICO VILLARREAL
FACULTAD DE ARQUITECTURA Y URBANISMO
ESCUELA PROFESIONAL DE ARQUITECTURA
TEMA: FUERZAS Y/O CARGAS HORIZONTALES
CURSO: ESTRUCTURAS II
PROFESOR: Ing. Martin Maguiña Maguiña
ALUMNO: TRINIDAD SANTOS, Ludwig
JESÚS MARÍA – LIMA- PERÚ
2015

2. UNIDAD IV: FUERZAS Y/O CARGAS HORIZONTALES
Una estructura se ve sometida a muchos tipos de fuerzas. En forma simplificada podríamos
agruparlas en dos tipos:
• Fuerzas verticales, que son debidas, por ejemplo, al peso de la estructura, a los acabados y que
por ser inmóviles se llaman cargas muertas y las debidas a las personas, a las mercancías, que
por ser móviles, se llaman cargas vivas.
• Fuerzas horizontales, que se deben, entre otros, al viento o a los sismos.
1. FUERZA SISMICA
Cualquiera de las fuerzas causadas por movimientos terrestres provocados por un terremoto;
el diseño de los componentes horizontales es vital, ya que son los que menos resisten este tipo
de movimientos.
Son las acciones que un sismo provoca sobre la estructura de un edificio y que deben ser
soportadas por esta. Se trasmiten a través del suelo, las estructuras adyacentes o el impacto de
las olas de los maremotos.
Los sismos son eventos que causan grandes daños en un población y los daños asociados no se
deben solo a la sacudida del terreno, sino también a otros fenómenos que acompañan los
movimientos sísmicos tales como: maremoto o tsunamis, incendios y conflagraciones, avalanchas
y deslizamientos, asentamientos y licuefacción, estos han producido una gran cantidad de
muertos, daños en la economía de un país y han destruido una gran cantidad de obras construidas
por el hombre, de ahí que el propósito de la ingeniería sismorresistente sea de minimizar o
eliminar estos efectos, porque su costo es alto .
𝐻 =
𝑍 × 𝑈 × 𝑆 × 𝐶
𝑅𝑑
𝑥 𝑃 ; ( 𝑇𝑛)
TABLA Nº 1 (Z)
FACTOR DE ZONA
ZONA Z
3 0.4
2 0.3
1 0.15
Donde
Z: Factor de zona (adimensional)
U: Uso de la edificación
S: Factor de suelo
C: Coeficiente sísmico
Rd: Factor de ductibilidad
P: PD + PL

3. FACTOR DE ZONA:
Zona 1
Loreto: Prov. Ramón Castilla, Maynas y Requena
Ucayali: Prov. Purus
Madre de Dios: Prov. Tahuamanu
Zona 2
Loreto: Prov. de Loreto, Alto Amazonas, Ucayali
Amazonas: Todas las provincias
San Martin-. Todas las provincias
Huánuco: Todas las provincias
Ucayali: Prov. de Coronel Portillo, Atalaya, y Padre Abat.
Cerro de Pasco: Todas las provincias
Junin: Todas las provincias.
Huancavelica: Prov de Acobamba, Churcampa, Angaral, Tallacaya,
Huancavelica
Ayacucho:Prov. de Sucre ,Huamanga,Huanta y Vilcashuaman
Cuzco: Todas las provincias
Madre de dios :Prov. de Tambopata y Manu
Puno: Todas las provincias
Zona 3
Tumbes : Todas las provincias
Piura: Todas las provincias
Cajamarca : Todas las provincias
Lambayeque: Todas las provincias
La Libertad: Todas las provincias
Ancash: Todas las provincias
Lima: Todas las provincias
Callao
Ica: Todas las provincias
Huancavelica: Prov. de Castro Virreyna y Huaytará
Ayacucho: Prov. de Cangallo, Huancasancos, Lucanas, Victor Fajardo,
Parinacochas, Paucar del Sara Sara
Arequipa: Todas las provincias
Moquegua: Todas las provincias
Tacna: Todas las provincias

4. TABLA Nº 2 (U)
CATEGORÍA FACTOR USO
EDIFICIOS
ESCENCIALES
COLEGIOS,COMISARIA,HOSPITAL,BOMBERO
S
1.5
EDIFICIOS
IMPORTANT
ES
ESTADIOS,MUSEOS,BIBLIOTECA, CENTRO
COMERCIAL
1.3
EDIFICIOS
COMUNES
VIVIENDA,RESTAURANTE,HOTEL,OFICINA,
PUENTE
1.0
TABLA Nº 3 (S)
TIPO Tp (s) S
S1:ROCA O SUELOS MUY RIGIDOS 0.4 1.0
S2:SUELOS INTERMEDIOS.GRAVA 0.6 1.2
S3:SUELOS FLEXIBLES,ARCILLA ,LIMO 0.9 1.4
S4:SUELOS EXCEPCIONALES,RELLENO O FANGO * *
TABLA Nº 5 (Rd)
SISTEMA ESTRUCTURAL Rd
Acero obras de estructuras
Pórtico 9.5
Arriostres excéntricas 6.5
Arriostres en cruz 6.0
Concreto armado
Pórtico 8
Dual 7
Muros estructurales 6
Albañilería confinada o
armada
3
Madera 7
DONDE:
h: altura de la edificación
Ct =35: Sistema Aporticado
Ct =45: Concreto armado y pórtico
Ct =60: Albañilería y mampostería
TABLA Nº 4 (C)
P = CM + CV
CM = 0.63 T/m2
CV = 0.25 T/m2
P = (CM + CV) x AT (Area Tributaria) x Nº Pisos  PARA CÁLCULO DE ZAPATAS

5. EJERCICIOS APLICATIVOS
1)
P = (CM + CV) x AT (Area Tributaria) x Nº
Pisos
P= (0.63 + 0.25) x 6.5 x 5 = 28.6 T
𝐻 =
𝑍 × 𝑈 × 𝑆 × 𝐶
𝑅𝑑
𝑥 𝑃
𝐻 =
0.3 𝑋 1.5 𝑋 2.5 𝑋 1.4
7
𝑋 28.6 = 6.435 𝑇 = 6.44 𝑇.
2)
P = (CM + CV) x AT (Area Tributaria) x
Nº Pisos
P= (0.63 + 0.25) x 5 x 4 = 17.6 T
𝐻 =
𝑍 × 𝑈 × 𝑆 × 𝐶
𝑅𝑑
𝑥 𝑃
𝐻 =
0.3 𝑋 1 𝑋 2.5 𝑋 1.2
7
𝑋 17.6 = 2.26 𝑇𝑛.
ZONA LLURIMAGUAS
USO HOSPITAL
C –
ALTURA
DE EDIFICACION
17.8 M.
SUELO ARCILLOSO
A.T. 6.5 M.
Nº DE PISOS 5
SISTEMA
CONCRETO
ARMADO - DUAL
Z 0.3
U 1.5
C TP= 0.9 ; 2.5
S 1.4
A.T. 6.5 M2.
Nº DE PISOS 5
Rd 7
Z 0.3
U 1.0
C 2.5
S ARCILLOSO : 1.4
A.T. 5 M2.
H 10 M.
Nº DE PISOS 4
Rd 7
C=2.25 X (TP/T)  T = H/Ct = 17.8/45 = 0.40
C= 2.25 X (0.90/0.40) = 5.06
CONDICION: C ≤ 2.5 ∴ 𝐶 = 2.5
C=2.25 X (TP/T)  T = H/Ct = 10/45 = 0.22
C= 2.25 X (0.6/ 0.22) = 6.14
CONDICION: C ≤ 2.5 ∴ 𝐶 = 2.5

6. 3)
P = (CM + CV) x AT (Area Tributaria) x
Nº Pisos
P= (0.63 + 0.25) x 6 x 2 = 10.56 T
𝐻 =
𝑍 × 𝑈 × 𝑆 × 𝐶
𝑅𝑑
𝑥 𝑃
𝐻 =
0.4 𝑋 1.3𝑋 2.5 𝑋 1
7
𝑋 10.56 = 1.96 𝑇𝑛.
4)
P = (CM + CV) x AT (Area Tributaria) x
Nº Pisos
P= (0.63 + 0.25) x 18 x 7 = 110.88 T
𝐻 =
𝑍 × 𝑈 × 𝑆 × 𝐶
𝑅𝑑
𝑥 𝑃
𝐻 =
0.3 𝑋 1𝑋 2.5 𝑋 1.4
7
𝑋 110.88 = 16.63 𝑇𝑛.
Z 0.4
U MUSEO : 1.3
C 2.5
S RIGIDO : 1; TP: 0.4
A.T. 6 M2.
H 5 M.
Nº DE PISOS 2
Rd 7
Z 0.3
U 1
C 2.5
S 1.4; TP: 0.9
A.T. 18 M2.
H 20 M.
Nº DE PISOS 7
Rd 7
C=2.25 X (TP/T)  T = H/Ct = 5/45 = 0.11
C= 2.25 X (0.4/ 0.11) = 8.18
CONDICION: C ≤ 2.5 ∴ 𝐶 = 2.5
C=2.25 X (TP/T)  T = H/Ct = 20/45 = 0.44
C= 2.25 X (0.9/ 0.44) = 4.60
CONDICION: C ≤ 2.5 ∴ 𝐶 = 2.5

7. 5)
P = (CM + CV) x AT (Area Tributaria) x
Nº Pisos
P= (0.63 + 0.25) x 8 x 5 = 35.20 T
𝐻 =
𝑍 × 𝑈 × 𝑆 × 𝐶
𝑅𝑑
𝑥 𝑃
𝐻 =
0.4 𝑋 1𝑋 2.5 𝑋 1.2
7
𝑋 35.20 = 6.03 𝑇𝑛.
6)
P = (CM + CV) x AT (Área Tributaria) x
Nº Pisos
P= (0.63 + 0.25) x 6 x 6 = 31.68 T
𝐻 =
𝑍 × 𝑈 × 𝑆 × 𝐶
𝑅𝑑
𝑥 𝑃
𝐻 =
0.4 𝑋 1𝑋 2.5 𝑋 1.2
7
𝑋 31.68 = 5.43 𝑇𝑛.
Z 0.4
U 1
C 2.5
S 1.2 ; TP: 0.6
A.T. 8 M2.
H 14 M.
Nº DE PISOS 5
Rd 7
Z 0.4
U 1
C 2.5
S 1.2 ; TP: 0.6
A.T. 6 M2.
H 17 M.
Nº DE PISOS 6
Rd 7
C=2.25 X (TP/T)  T = H/Ct = 14/45 = 0.31
C= 2.25 X (0.6/ 0.31) = 4.35
CONDICION: C ≤ 2.5 ∴ 𝐶 = 2.5
C=2.25 X (TP/T)  T = H/Ct = 17/45 = 0.38
C= 2.25 X (0.6/ 0.38) = 3.55
CONDICION: C ≤ 2.5 ∴ 𝐶 = 2.5

8. 2. FUERZA DE VIENTOS
La Fuerza del Viento es de importancia considerable para los arquitectos, ingenieros
estructurales y cualquiera que planee construir una estructura expuesta al viento. Ayuda a
determinar el tipo de materiales usados en el proceso de construcción para protegerse contra
los daños del viento.
Al igual que el aire ejerce una poderosa resistencia al
avance de cuerpos como autos y aeronaves, también
el viento ejerce una presión extraordinaria sobre los
objetos que encuentra a su paso como edificios,
árboles, mallas publicitarias, etc. En ambos casos, la
fuerza aumenta con el cuadrado de la velocidad del
viento o del objeto.
Vh= Velocidad de diseño de viento (Kh/h); Ph = Presión del viento (kg/m2);
F(x)=Fuerza del viento
𝑉ℎ = 𝑉𝑥(
ℎ
10
)0.22
; ℎ = 𝐴𝑙𝑡𝑢𝑟𝑎 𝑑𝑒 𝑒𝑑𝑖𝑓𝑖𝑐𝑎𝑐𝑖ó𝑛 (𝑖𝑛𝑐𝑙. 𝑎𝑧𝑜𝑡𝑒𝑎 𝑠𝑖 𝑒𝑠 𝑒𝑙 𝑐𝑎𝑠𝑜)
Ph = 0.005(C x 𝑉ℎ2) ; C=0.8
F(x)=Ph/1000 x Área de aplicación de la fuerza (perpendicular y en m2)
 Tomar en cuenta:
H= altura del edificio (incluye azotea)
V= 75Km/h hasta 10m. De altura / 82.50 km/h hasta los 20 m. de altura
Velocidad del
viento (km/h)
Denominación
0 a 2 Calma
3 a 6 Ventolina
7 a 11 Flojito (Brisa muy débil)
12 a 19 Flojo (Brisa débil)
20 a 29 Bonancible (Brisa moderada)
30 a 39 Fresquito (Brisa fresca)
40 a 50 Fresco (Brisa fuerte)
51 a 61 Frescachón (Viento fuerte)
62 a 74 Duro (Vendaval)
75 a 87 Muy fuerte(Temporal)
88 a 101 Temporal violento(Borrasca)
112 a 117 Temporal huracanado(Huracán)

9. EJERCICIOS:
EJERCICIO 1. Calcular la F(x) Resultante y su respectivo diagrama por piso:
7 m.
5 m.
3.5 m. 3.5 m.
2 m.
1º
2º
3º
4º
7 m.
10.80
m.
1.50
m.
 Calculo del lado inclinado (vista en planta)
Por Pitágoras  X=
2 m.
3.5 m.
X m.
4.03 m.
 Velocidad de viento (Vh) = 𝑉 𝑥 (
ℎ
10
)0.22
…(Km/h)
𝑉 𝑥 (
ℎ
10
)2
= 82.5 𝑥 (
12.30
10
)0.22
= 86.34 𝐾ℎ/ℎ
 Presión deViento (Ph) = 0.005 𝑥 𝐶 𝑥 𝑉ℎ2
…(Km/m2)
0.005 𝑥 𝐶 𝑥 𝑉ℎ2
= 0.005 𝑥 0.8 𝑥 86.342
= 29.82
𝐾𝑚
𝑚2
= 0.029.82 𝑇𝑛/𝑚2
4.03 m. 4.03 m.
F(x)1 F(x)2
F(x)
1
= 0.029.82x 12.30x4.03=1.48
F(x)
2
= 0.029.82x 12.30x4.03=1.4812,30 m.

10. 
1º
2º
3º
4º
F(x)1
0.64 Tn
1.28 Tn
1.92 Tn
Hallando fuerza resultante:
Metodo 1: Ley de cosenos:
𝜃
Hallando el ángulo: arctan(2/3.5)=29.74º
El ángulo entre ambas fuerzas (Fx1 y Fx2): 59.48º
Aplicando Ley de Cosenos:
√(1.482 + 1.48 + 2𝑥1.482 𝑥𝑐𝑜𝑠(59.48º) = 2.57
 Fuerza resultante: 2.57 Tn
2,57 Tn
Diagrama por piso
EJERCICIO 2. Calcular la F(x) Resultante
A1: 13 x 3= 39 m2
A2: 13 x 8.54= 111.02 m2
A3: 13 x 9.71=126.23
V= 82.50 Km/h
Vh = 82.50 x (13/10)
0.22
=87.40 Km/h
Ph = 0.005 x 0.8x (87.40)
2
= 30.56 Kg/m2
= 0.03056 Tn/m2
Fuerzas:
F(x)1
= 0.03056 x 39 = 1.19 Tn
F(x)2
= 0.03056 x 111.02 = 3.39 Tn
F(x)3
= 0.03056 x 12.30x4.03= 3.86 Tn
Areas:

11. F(x)1
F(x)2 F(x)3
39 m2
𝜃 𝛼
𝜃 = tan−1
(
8
3
) = 69.44º
𝛼 = tan−1
(
8
5.50
) = 55.49º
Hallando método por descomposición de vectores
en sus componentes “X” e “Y”
F(x)2= 3.39𝑇𝑛
F(x)2 x cos 69.44º =
1.19 Tn
F(x)2 x sin 69.44º =
3.17 Tn
F(x)3= 3.86𝑇𝑛
F(x)3 x cos 55.49º =
2.19 Tn
F(x)2 x sin 55.49º =
3.18 Tn
Sumando vectores en el eje “X” y “Y”
Hallando la resultante:
√(4.572 + 0.012 = 4.57 𝑇𝑛
𝐹𝑢𝑒𝑟𝑧𝑎 𝑑𝑒 𝑣𝑖𝑒𝑛𝑡𝑜 𝑟𝑒𝑠𝑢𝑙𝑡𝑎𝑛𝑡𝑒 = 4.57 𝑇𝑛
F(x)’ =2.19+1.19+1.19=4.57Tn
F(x)’’ =3.18 – 3.17= 0.01 Tn