2 | P á g i n a
Revista Científica Ciencias Ingenieriles (2024)
Vol. 4, Núm. 2, pp. 02 - 13
https://doi.org/10.54943/ricci.v4i2.509
ISSN: 2961-2357(En línea)
ISSN: 2961-2446(Impreso)
ARTÍCULO ORIGINAL
Metrado de carga en edificaciones: método tradicional
manualmente y computacionales (ETABS)
Load metering in buildings: traditional method manually and computationally (ETABS)
• Marcos Rupay 1 • Yesenia Baltazar 2 • Asly Flores 3 • Abel Malpartida 4
1 Universidad Nacional Intercultural de la Selva Central Juan Santos Atahualpa, Chanchamayo, Perú.
Correo electrónico: mrupay@uniscjsa.edu.pe
ORCID: https://orcid.org/0000-0002-7891-1838
2 Universidad Nacional Intercultural de la Selva Central Juan Santos Atahualpa, Chanchamayo, Perú.
Correo electrónico:73682950@uniscjsa.edu.pe
ORCID: https://orcid.org/0009-0005-7046-1448
3 Universidad Nacional Intercultural de la Selva Central Juan Santos Atahualpa, Chanchamayo, Perú.
Correo electrónico: 72283292@uniscjsa.edu.pe
ORCID: https://orcid.org/0009-0004-0389-1539
4 Universidad Nacional Intercultural de la Selva Central Juan Santos Atahualpa, Chanchamayo, Perú.
Correo electrónico: 75093622@uniscjsa.edu.pe
ORCID: https://orcid.org/0009-0007-8204-9885
Recibido: 20 junio del 2024 / Revisado: 10 julio del 2024 / Aprobado: 28 julio del 2024 / Publicado: 29 agosto del 2024
RESUMEN
El proceso de metrado de carga en edificaciones es crucial para garantizar la seguridad estructural y la eficiencia en
el diseño y construcción de estructuras. Este estudio científico examina diversas metodologías de metrado de carga
utilizadas en la ingeniería civil y arquitectura, evaluando su precisión, ventajas y limitaciones. Se comparan
enfoques tradicionales tanto manualmente como métodos computacionales avanzados, considerando factores como
la complejidad estructural, la carga en vivo y muerta, así como las condiciones sísmicas. Los hallazgos destacan la
importancia de adoptar enfoques integrales y precisos para el metrado de carga, con implicaciones significativas
para el diseño y la seguridad de las edificaciones.
Palabras clave: Seguridad estructural, metrado, diseño.
ABSTRACT
The process of load metering in buildings is crucial to guarantee structural safety and efficiency in the design and
construction of structures. This scientific study examines various load metering methodologies used in civil
engineering and architecture, evaluating their accuracy, advantages and limitations. Traditional approaches are
compared both manually and advanced computational methods, considering factors such as structural complexity,
live and dead loading, as well as seismic conditions. The findings highlight the importance of adopting
comprehensive and accurate approaches to load metering, with significant implications for building design and
safety.
Keywords: Structural safety, metering, design.
1. INTRODUCCIÓN
El metrado de carga es un proceso esencial en la
Ingeniería Civil y Arquitectura, que implica la
determinación y distribución de cargas actuantes
para una estructura. Es importante destacar que
dichas cargas incluyen el conjunto de fuerzas
estáticas y dinámicas, y su correcta estimación es
fundamental para poder garantizar una buena
estabilidad y por lo tanto mejora la seguridad de
las edificaciones. Si bien es cierto el avance
tecnológico ha permitido generar nuevos
conocimientos, y también se ha mejorado y
actualizado las herramientas computacionales,
han surgido nuevos enfoques para el metrado de
carga, que ofrecen una mayor precisión y
3 | P á g i n a
eficiencia en comparación con los métodos
tradicionales manuales y computarizados.
Para esta investigación se realizará el metrado de
carga para tres elementos estructurales de una
edificación de tres pisos, se evaluarán las vigas,
columnas y losa aligerada respectivamente. Estos
elementos se evaluarán de manera independiente
en la forma manual teniendo como resultante la
sumatoria de carga viva con la carga muerta,
asimismo se obtendrá el resultado de masa total
tanto para X, Y en el resultado empleando el
software ETABS.
2. MATERIALES Y MÉTODOS
2.1. Metrados de carga
La Norma E.020 refiere que las
edificaciones deberán tener la capacidad de
soportar cargas que se les impongan sin
causar esfuerzos o alguna deformación que
lleguen a exceder los parámetros designados
para cada material estructural (Perú Patente
nº E.020, 2020).
2.1.1. Cargas estáticas
Las cargas estáticas son las que tienen
una aplicación lenta sobre la
estructura, es decir, no se aprecian las
vibraciones, en cuanto a su
clasificación, éstas se dividen en
cargas vivas y cargas muertas o
permanente.
La E.020 define a una carga
permanente como cargas asociadas a la
gravedad que actúan durante el tiempo
que son aplicadas en la estructura.
Entre ellas se consideran al peso
propio, el peso de acabados, peso de
tabiquería, y el peso de otros elementos
permanentes en la estructura. Por su
parte se define a la carga como el peso
global de los habitantes, peso de los
materiales, peso de los muebles, y peso
de ya sea nieve, agua, o carros, es decir
todos los elementos que no son fijos,
es decir movibles que estarán actuando
esporádicamente sobre la estructura.
2.1.2. Cargas dinámicas
Las cargas dinámicas presentan
magnitud, dirección y sentido, tienen
variación rápida con el tiempo es decir
sí producen vibraciones, se clasifican
en viento, sismos, cargas impulsivas,
vibraciones causadas por maquinarias.
(Bartolomé Ramos, 2019).
El viento es considerado como un
fluido en movimiento, mismo que
actúa como cargas estáticas, no
obstante, es necesario verificar que el
periodo fundamental para vibración
sea diferente con el de las ráfagas del
viento, puesto a que al ser el mismo se
hace presente la resonancia respecto a
la estructura. Las ondas sísmicas por su
parte provocan en la estructura un
conjunto de aceleración respecto a las
masas, entonces se tiene como opinión
final que las fuerzas de inercia son
variantes respecto al tiempo. En cuanto
a las cargas impulsivas estas tienen una
duración relativamente corta por
ejemplo una explosión. Por ultimo las
vibraciones que son ocasionas por
maquinarias llegan a afectar a la
estructura en cuestión.
2.1.3. Cargas según su ubicación
Las cargas se clasifican en dos, las
puntuales y las distribuidas. Las cargas
puntuales o concentradas son aquellas
que se aplican en una determinada área
mínima respecto al área total, por
ejemplo; columnas o vigas que se
apoyan sobre una viga. En cambio, la
carga distribuida es aquella que se
encuentra repartida en un área a lo
largo del elemento estructural o la gran
parte de éste, un claro ejemplo son los
muros de ladrillos ya que transmiten la
carga a la viga de cimentación.
2.2. Metodología
En esta presente investigación se ha
revisado la literatura científica y técnica
relacionada con el metrado de carga en
edificaciones. Se examinan diferentes
metodologías, incluyendo el método de las
cargas por piso, el método de las cargas
concentradas, y enfoques más avanzados
como el método de los elementos finitos y la
simulación computacional. Se analizan
casos de estudio y ejemplos prácticos para
evaluar la precisión y eficacia de cada
enfoque en diferentes contextos y
condiciones estructurales.
2.3. Metrado de carga de un edificio porticado
de manera tradicional
Se considera un edificio de tres pisos
simétrico en la dirección en la que se
analiza. El peso de los niveles 1 y 2 es de
110 ton y el peso del nivel 3 es de 60 ton.
Las columnas son de 40 cm x 40 cm, la viga
4 | P á g i n a
es de 30 cm x 60 cm y la losa aligerada tiene
un espesor de 25 cm. (Rupay Vargas, 2018).
Figura 1 Figura 2
Vista en planta de la estructura Vista en perfil de la estructura
2.3.1. Condiciones generales
Se toma como base a la Norma E.020
para realizar el cálculo de la CM
(Carga Muerta) actuante sobre
elementos que componen una
edificación, para ello se requiere
conocer antes de una serie de pesos: el
peso propio y los otros pesos que están
aplicados sobre la estructura. La
norma E.020 posee una serie de
anexos que muestran datos
normalizados que llegan a ser
empleados para evaluar el metrado de
cada elemento estructural, entonces en
el Anexo 1. Se aprecian los pesos
unitarios de diversos materiales y
elementos. Para el desarrollo de esta
evaluación se emplea el valor respecto
a una estructura con material de
concreto armado que equivale a un
peso unitario de 2400 kgf/m3.
Asu vez, en el capítulo 3, artículo 6.1,
de la norma E.020 se aprecian los
valores de carga viva repartida para
los pisos que son variantes
dependiendo del uso que se le asigna
a cada edificación. Para este análisis
se considera una sobre carga de 250
kgf/cm2 debido a que el uso de la
edificación es oficina exceptuando
salas de archivo y computación.
Figura 3
Dimensiones para el metrado
2.3.2. Losa aligerada
La losa aligerada se describe como el
conjunto de viguetas que se apoyan
sobre las vigas principales (Humpine
Colquehuanca, 2018). Por lo general
están espaciadas a 40 cm entre sí, para
el análisis respectivo en el metrado de
carga se considera una franja de
aligerado re 1 m de ancho.
5 | P á g i n a
Tabla 1
Losa aligerada de Concreto Armado
Espesor del aligerado
(m)
Espesor de losa superior
(m)
Peso propio
(kgf/m2)
0.17
0.05
280
0.20
0.05
300
0.25
0.05
350
0.30
0.05
420
En cuanto al análisis de la CM
actuante sobre cada vigueta se
considera para el peso propio del piso
terminado el valor de 𝟏𝟎𝟎 𝒌𝒈/𝒎𝟐.
Mismo que se analiza en una
determinada área, esta área se toma a
partir de un metro lineal de vigueta y
posteriormente se multiplica con el
valor de la CV (Carga Viva).
Tabla 2
Metrado de carga para losa aligerada.
Piso n° 01
Losa
Área
Peso/m2
Peso total
Cm adicional
Peso cm ad
S/C
CV
1
110
350
38500
240
26400
250
27500
Piso n° 02
Losa
Área
Peso/m2
Peso total
Cm adicional
Peso cm ad
S/C
CV
S/C
CV
2
110
350
38500
240
12000
250
12500
100
6000
Piso n° 03
Losa
Área
Peso/m2
Peso total
Cm adicional
Peso cm ad
S/C
CV
3
50
350
17500
140
7000
100
5000
Para realizar el análisis sísmico es
preciso considerar el valor de la altura
desde el piso hasta la columna en
cuanto a las vigas se toma el valor de
la luz libre entre columnas. Para el
metrado de altura de columna por
sismo se considera la mitad de la
columna del nivel anterior y del nivel
posterior (Delgado Contreras, 2011).
2.3.3. Viga principal
Las vigas estructurales sirven de
apoyo para la losa de la estructura ya
sea aligerada o maciza, éstas someten
a las losas a una serie de cargas que
actúan directamente sobre la losa en
cuestión, entre estas cargas se
aprecian el peso propio, peso de
tabiquería, el peso de parapetos, y
otros que implican un peso sobre la
estructura.
Tabla 3
Metrado de carga para vigas de la edificación.
Piso n° 01
Viga
L1
L2
Long ejes
Peso esp.
Área
Peso vig
N° veces
Peso total
V-1
0.30
0.60
4.60
2400
0.18
1987.20
9
17884.80
V-2
0.30
0.60
5.60
2400
0.18
2419.20
3
7257.60
6 | P á g i n a
Piso n° 02
Viga
L1
L2
Long ejes
Peso esp.
Área
Peso vig
N° veces
Peso total
V-1
0.30
0.60
4.60
2400
0.18
1987.20
9
17884.80
V-2
0.30
0.60
5.60
2400
0.18
2419.20
3
7257.60
Piso n° 03
Viga
L1
L2
Long ejes
Peso esp.
Área
Peso vig
N° veces
Peso total
V-1
0.30
0.60
4.60
2400
0.18
1987.20
7
13910.40
2.3.4. Columna
Analizando la CM de una columna se
tiene en cuenta la carga de la losa.
Ahora, debido a que las vigas se
apoyan sobre las columnas éstas le
transmiten la fuerza cortante, mismas
que llegan a acumularse y se denomina
como carga axial para cada entrepiso
Tabla 4
Metrado de carga para columnas de la edificación
Piso n° 01
L1
L2
Alt inf
Alt sup
Peso esp.
Área
Peso col
N°
veces
Peso total
C-1
0.40
0.40
4.00
3.00
2400.00
0.16
1344.00
9.00
12096.00
Total
12096.00
Piso n° 02
L1
L2
Alt inf
Alt sup
Peso esp.
Área
Peso col
N°
veces
Peso total
C-1
0.40
0.40
3.00
3.00
2400.00
0.16
1152.00
9.00
10368.00
Total
10368.00
Piso n° 03
L1
L2
Alt inf
Alt sup
Peso esp.
Área
Peso col
N°
veces
Peso total
C-1
0.40
0.40
3.00
0.00
2400.00
0.16
576.00
6.00
3456.00
Total
3456.00
Después de los cálculos realizados por
cada elemento estructural: losa
aligerada, columna y vigas y respecto
a cada piso se tiene los siguientes
resultados.
Tabla 5
Resumen del metrado de carga de la edificación
Columna
Viga
Losa
Cm adicional
Cm total
CV
total
Peso total
(kg)
Piso
n° 01
12096.00
25142.40
38500.00
26400.00
102138.40
6875.00
103857.15
7 | P á g i n a
Piso
n° 02
10368.00
25142.40
38500.00
12000.00
86010.40
4625.00
87166.65
Piso
n° 03
3456.00
13910.40
17500.00
7000.00
41866.40
1250.00
42178.90
2.4. Metrado de carga de un edifico porticado de manera computacional (ETABS)
Para lograr el diseño de elementos de
concreto armado se debe realizar mediante
el técnica o método elástico o cargas de
servicio o el método de resistencia conocido
también como cargas últimas (Blanco
Blasco). Las cargas actuantes que se usan en
el análisis estructural deben cumplir con lo
estipulado en la Norma E.020 y la Norma
E.030 (Perú Patente nº E.030, 2020).
Se considera la Norma E.020 para realizar el
análisis y diseño sismorresistente de una
edificación (IBM STRUCTURE, 2020).
Para ello se considera el metrado de carga
elaborado manualmente por cada nivel tanto
para CV y CM según el tipo de uso asignado
(Morales Morales).
Primero se ha definido tres estándares de
carga uno para carga muerta (CM), otro para
carga viga (CV) y el último considerando el
peso propio.
Figura 4
Definición de patrones de carga
La norma E.030 en el artículo 26 (Perú
Patente nº E.030, 2020), refiere que el peso
(P) se calcula adicionando a la carga
permanente y total de la edificación un
porcentaje de la carga viva o sobrecarga
que se determina de la siguiente manera:
Tabla 6
Amplificación del peso sísmico según el tipo de edificación
Edificaciones
(Categoría)
Amplificación del peso sísmico
A y B
50% de la carga viva
C (Edificaciones comunes)
25% de la carga viva
Depósitos
80% del peso total que es posible almacenar.
Azoteas y techos
25% de la carga viva
Estructuras de tanques, silos y estructuras similares
100% de la carga que puede contener
Se considera la amplificación del peso
sísmico correspondiente a una edificación
de tipo C que corresponde a las
edificaciones comunes, en este caso el uso
es de oficina por lo tanto se aplicará el
porcentaje según la tabla anterior mismo
que es un 25% de la CV
8 | P á g i n a
Figura 5
Definición de amplificación de peso sísmico en carga viva
2.4.1. Asignación de cargas vivas (CV)
Para la carga viva del primer nivel se consideran los valores correspondientes al Capítulo 3 – Artículo
6 de la Norma E.020.
Tabla 7
Carga Viva para oficinas
Ocupación o uso
Kgf/m2
Exceptuando salas de archivo y computación
250
Salas de archivo
500
Salas de computación
350
Corredores y escaleras
400
Para el diseño se toma el valor de 250 Kgf/m2., entonces esa carga se agrega a todos los paños
correspondientes al primer piso.
Figura 6
Asignación de carga viva para el primer nivel
9 | P á g i n a
Para la CV del segundo nivel se
consideran los valores
correspondientes al Capítulo 3 –
Artículo 7 de la Norma E.020. Donde
para el diseño de los techos se toma en
cuenta CV, carga de viento, para este
diseño se considera lo siguiente: Para
los techos que presentan una leve
inclinación hasta de tres grados
respecto a la horizontal, se asigna un
valor de 1.0kPa (100 kgf/m2).
Entonces se tiene que en el nivel dos:
una S/C : 250 kg/m2 y S/C techo: 100
kg/m2.
Figura 7
Asignación de carga viva para el segundo nivel
Para la carga viva del tercer nivel se
consideran los valores
correspondientes al Capítulo 3 –
Artículo 7 de la Norma E.020. Donde
para el diseño de los techos se toma en
cuenta CV, carga de viento, para este
diseño se considera lo siguiente: Para
los techos que presentan una leve
inclinación hasta de tres grados
respecto a la horizontal, se asigna un
valor de 1.0kPa (100 kgf/m2).
Para este diseño se considera una
carga viva igual a 100 kg/m2.
Figura 8
Asignación de carga viva para el tercer nivel
10 | P á g i n a
2.4.2. Asignación de cargas muertas (CM)
Para la carga muerta del primer nivel
se consideran los valores
correspondientes al Capítulo 3 –
Artículo 6 de la NTP E.020.
Específicamente en el inciso 6.3
Tabiquería Móvil refiere: Se considera
para el peso de la tabiquería móvil la
CV equivalente de manera uniforme y
repartida respecto a un metro
cuadrado, con un valor mínimo de 50
kgf/m2 para aquellas que presentan
divisiones livianas móviles de altura
meddia y de 100 kgf/m2 para aquellas
de altura completa. Asimismo, se
agrega 7 cm de espesor de acabado
Tabla 8
Carga Muerta para tabiquería
Concreto Armado
Añadir 1.0 (100) al peso del concreto simple
Enlucido o Revoque de:
(kgf/m3)
Mortero de cemento
2000
Mortero de cal y cemento
1850
Mortero de cal
1700
Yeso
1000
Para este diseño se considera (Mortero
de Cemento) por lo tanto: 2000 kg/m3
x 0.07 m = 140 kg/m2, donde a este
valor se le agrega 100 kg/m2 según
norma. Quedando así un total de 240
kg/m2 para la carga viva en el primer
nivel.
Figura 9
Asignación de carga muerta para el primer nivel
Para la carga muerta del segundo nivel se va a considerar una sección de CM=240 kg/m2 y la otra de
CM=140 kg/m2, debido a que en la última solo se considera el piso acabado (140 kg/m2).
11 | P á g i n a
Figura 10
Asignación de carga muerta para el segundo nivel
Para la carga muerta del tercer nivel se va a considerar sólo el piso acabado (140 kg/m2), por ser el
último nivel (techo).
Figura 11
Asignación de carga muerta para el tercer nivel
Entonces después de haber realizado el modelado con el software ETABS, se tiene el siguiente
resultado respecto a las masas tanto para X o Y.
12 | P á g i n a
Figura 12
Resumen de masas por cada nivel de piso.
3. RESULTADO
El término de este metrado manual y de la
evaluación según el modelado por el software
ETABS tiene como resultante un cuadro
comparativo para los datos, que se muestran a
continuación:
Tabla 9
Comparación de masa total del metrado
N° de pisos
Resumen de peso del
metrado de carga manual
Resumen de masa del metrado de
carga ETABS
Peso total (Kg)
Ux Kg
Uy kg
Piso n° 01
103857.15
109041.54
109041.54
Piso n° 02
87166.65
97335.54
97335.54
Piso n° 03
42178.90
43132.05
43132.05
Se aprecia en la tabla 9 que el metrado
realizado convencionalmente es
menor en comparación del elaborado
con el software ETBAS, que para el
primer nivel respecto a X, Y con el
peso total del metrado manual se
diferencia en 5184.39kg, para el
segundo nivel respecto a X, Y con el
peso total del metrado manual se
diferencia en 10168.89kg y Para el
tercer nivel respecto a X, Y con el
peso total del metrado manual se
diferencia en 953.15kg
4. DISCUSIÓN
Con los resultados de este análisis se evidencia,
que, si bien los métodos tradicionales de metrado
de carga siguen siendo ampliamente utilizados en
la práctica, presentan limitaciones significativas
en términos de precisión y capacidad para
modelar la complejidad estructural. Por otro
lado, los enfoques computacionales avanzados,
como el método de los elementos finitos, ofrecen
una mayor precisión al considerar la interacción
entre diferentes componentes de la estructura y
las cargas aplicadas.
Además, se encontró que la inclusión de cargas
dinámicas, como las cargas sísmicas, es
fundamental para evaluar adecuadamente la
seguridad de las edificaciones, especialmente en
regiones propensas a terremotos. Los métodos
computacionales permiten simular estas
condiciones de carga dinámica con mayor
precisión, lo que resulta en un diseño más seguro
y confiable de las estructuras.
13 | P á g i n a
5. CONCLUSIÓN
En conclusión, este estudio recalca cuán
importante es adaptar los enfoques integrales y
precisos para el metrado de carga en
edificaciones. Si bien es cierto el uso de lo
tradicional es relevante para ciertos contextos y
su aplicación beneficia el desarrollo de ciertas
cuestiones, pero los avances en la tecnología
computacional ofrecen nuevas oportunidades
para mejorar la precisión y eficiencia del proceso
de diseño estructural. Por esta razón se hace una
recomendación a los profesionales de la
ingeniería civil y arquitectura que consideren la
implementación de herramientas
computacionales avanzadas en sus prácticas de
diseño, con el fin de garantizar la seguridad y
estabilidad de las edificaciones en el futuro.
Se concluye que hay una diferencia entre el total
de la masa elaborado manualmente y por el
software, por lo tanto, es permisible evaluar con
ayuda computacional para obtener resultados
más acertados y sin menos margen de error.
6. REFERENCIA BIBLIOGRÁFICA
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