ppt estructuras y cargas final

TRABAJO APLICATIVO EN ESTRUCTURAS Y CARGAS

CURSO: ESTRUCTURAS Y CARGAS

TITULO: PREDIMENSIONAMIENTO DE ESTRUCTURAS Y CARGAS

PROFESOR: ING. BALBOA ALARCON, Charles Robert

CICLO: V INTEGRANTES:1.- CAJA OCHOA, EDWARD2.- INQUIL VILLEGAS, HILDEBRANT3.- LOPEZ PALOMINO, ÁNGEL OLIVER4.- QUINDE MURGUIA, LUIS

I. INTRODUCCIÓNEl sistema aporticado, es uno de los más utilizados actualmente en nuestro medio, por ser fácil de diseñar y resistente a las fuerzas externas que se ejercen sobre el, como compresión, torsión, corte, flexión, etc. y también resistente a las fuerzas sísmicas y del viento. El sistema consta principalmente de pórticos (dos columnas y una viga) unos principales y otros perpendiculares a estos.

El presente trabajo tiene el objetivo de diseñar un Hotel de 5 pisos, ubicado en el departamento de Ayacucho. El sistema estructural empleado está conformado en dos direcciones perpendiculares por muros de corte y vigas, los cuales a su vez transmiten las cargas a la cimentación y ésta al suelo. Como consecuencia del análisis sísmico se han obtenido los desplazamientos y derivas máximas del edificio, encontrándose dichos valores dentro de los márgenes admisibles.

Para la estructuración del edificio se hizo uso de losas aligeradas en una dirección, lo cual hizo posible la formación del diafragma rígido en cada piso del edificio. El análisis sísmico se hizo mediante el uso del programa ETABS, con el cual se modeló el edificio y se aplicaron las fuerzas de sismo, obteniéndose así los valores de momentos y fuerzas cortantes correspondientes.

Todos los análisis y cálculos de diseño se hicieron de acuerdo al Reglamento Nacional de Edificaciones y a las distintas normas que lo componen.

II. MARCO TEÓRICOSISTEMA APORTICADO – DUAL

También conocido como pórtico resistente, marco rígido, estructuras aporticada, pórtico resistente o sistema dual. El tipo de estructuración más común hoy en día para edificios tanto de concreto como de acero es el que utiliza marcos rígidos. Los marcos formados por columnas y trabes están unidos formando uniones rígidas capaces de transmitir los elementos mecánicos en la viga sin que haya desplazamientos lineales y/o angulares entre sus extremos y las columnas en que se apoya.

CARACTERISTICAS Es el sistema de construcción más

difundido en nuestro país. Basa su éxito en la solidez, la nobleza y

la durabilidad. Sus elementos estructurales

principales consisten en zapatas, vigas y columnas conectados a través de nudos formando pórticos resistentes en las dos direcciones principales de análisis (x e y).

Se recomienda para edificaciones desde 4 pisos a más.

Los muros o tabiquería divisorios son movibles.

sismo resistentes (buena resistencia a la vibración).

A luces más largas puede resistir cargas mayores.

Las instalaciones hidro-sanitarias y eléctricas pueden ser ubicadas entre las viguetas

VENTAJAS: El sistema aporticado permite ejecutar

todas las modificaciones al interior de la vivienda, ya que los muros, al no soportar peso, tienen la posibilidad de moverse.

Proceso de construcción relativamente simple y del que se tiene mucha experiencia.

El sistema aporticado posee la versatilidad que se logra en los espacios y que implica el uso del ladrillo.

En el sistema aporticado, el calor que se trasmite al interior de la vivienda es poco, por el uso de ladrillos, al ser huecos y con espacios de aire.

Poder construir con altura y llegar a edificaciones del orden de los 50 pisos.

El marco rígido de acero fue el preferido para los rascacielos, por la rapidez de construcción y por la poca área de columnas que se tiene en las plantas (mayor espacio utilizable).

El marco resiste carga laterales esencialmente por flexión, lo que lo hace poco, especialmente cuando los claros son considerables. Lo anterior ocasiona que la estructuración a base de marcos no sea muy eficiente para edificios altos.

Desventajas: Las luces tienen longitudes limitadas

cuando se usa concreto reforzado tradicional (generalmente inferiores a 10 metros). La longitud de las luces puede ser incrementada con el uso de concreto pretensado.

Generalmente, los pórticos son estructuras flexibles y su diseño es dominado por desplazamientos laterales para edificaciones con alturas superiores a 4 pisos.

Este tipo de construcción húmeda es lenta, pesada y por consiguiente más cara.

A medida que crece el número de pisos, son de mayores dimensiones las vigas y columnas. Debido a la necesidad de resistir cargas laterales en las caras.

Para edificios de gran altura, no conviene económicamente.

En el diseño de estructuras aporticadas intervienen los siguientes elementos estructurales. a. Losas: aligeradas, macizas,

nervadas. b. Columnas. c. Zapatas: aisladas, combinadas. d. Muros no portantes. e. Cimentaciones corridas para muros

no portantes.

Elementos Estructurales

Los pórticos principales soportan el peso de las losas es decir las vigas de los pórticos reciben las cargas y se transmiten a las columnas y estas a las zapatas.

Las zapatas transmiten las cargas al suelo. En la figura mostrada los pórticos principales son A-A, B-B, C-C debido a que estos

soportan el peso de la losa.

Condiciones de Diseño de Pórticos Principales y Secundarios

Para el metrado de cargas se tendrá en cuenta el ancho tributario de losa que reciban las vigas principales así como el peso propio de la misma, más las cargas vivas. Estas vigas son por lo general de gran peralte y tienen función estructural.

Las columnas de los pórticos, se diseñaran de acuerdo a las cargas que reciben. Estas tienen función estructural.

Las columnas de los pórticos secundarios no soportan el peso de las losas y en la figura anterior, están constituidas por los ejes 1-1 y 2-2.

Si la losa se arma como en la figura de la derecha los pórticos principales serán los ejes 1-1, 2-2 y los secundarios serán A-A, B-B y C-C.

Este tipo de pórticos conocidos como pórticos simples es uno de los más sencillos. Tiene la ventaja que permiten usar los espacios libremente. Se utiliza para estructuras no muy altas ya que en caso contrario las dimensiones de las columnas aumentan considerablemente.

Los pórticos van cada 4 o 5 metros. El espaciamiento de estos estará en función de los peraltes de las losas y las vigas.

Si el espaciamiento es muy grande entre los pórticos entonces los peraltes serán mayores.

CIMENTACIONES

Las estructuras aporticadas se caracterizan porque las columnas reposan sobre zapatas. Las zapatas aparecen cuando la capacidad de resistencia de la columna no soporta el peso que recibe y es necesario ensanchar la base para que las cargas se transmitan al suelo.

Criterios para una Buena Estructuración

COLUMNAS. Al estructurar se busca que la ubicación de las columnas y vigas tengan la mayor rigidez posible, de modo que el sismo al atacar, estas soporten dichas fuerzas sin alterar la estructura.

.40

Sobrecimiento2 Estribos Ø 3/8", 1@0.05, 4@0.10,

.30.80

Ø 5/8" @ 0.125

Viga de cimentación

Cimiento corrido

2 @ 0.15, Rto. @ 0.25. C\EXT.

1.80

.30

.40

N.T. N. = + 0.000

Viga de cimentación

Cimiento corrido

Ø 5/8" @ 0.125

N.F.C. = -1.50

Ø 1/2" @ 0.50L=0.50 m.

.20

VIGAS En el caso de las vigas se colocaran buscando que la viga repose sobre su menor dimensión.

LOSAS El espesor de la losa estará en función de la separación entre los apoyos. Si la losa es aligerada las viguetas se armaran en la dirección en que la separación entre apoyos sea la menor. Según el reglamento Peruano de Concreto Armado el espesor de la losa será L/25 donde L es la luz libre entre ejes.

III. DATOS GENERALES DE LA EDIFICACIÓN

La edificación se va considerar como una estructura Aporticada donde van a intervenir los siguientes elementos estructurales: Losa aligerada Vigas en: eje X-X, eje Y-Y Columnas Zapatas Muros no portantes Cimentaciones corridos para muros portantes

De las cuales las 4 primeras tiene comportamiento estructural, es decir soportan el peso de las cargas vivas y cargas muertas.Mientras las 2 últimas intervienen solo para cerrar los ambientes no teniendo función estructural netamente.

Las características de nuestra edificación de 5 Niveles son las siguientes:

DATOS GEOMÉTRICOS

Longitud Total X 15.00 m

Longitud Total Y 24.00 m

Altura del primer piso 4.20 m

Nº Pórticos X-X 3

Nº Pórticos Y-Y 4

DATOS PARA EL DISEÑO

Niveles 5

Carga viva 200Kg/m²

Uso HOTEL

f 'c 210 Kg/cm²

g C 2400 Kg/cm³

PLANTA DE LA ESTRUCTURA

VISTA EN 3D DE LA ESTRUCTURA

4.-RESUMEN DE METRADO DE CARGAS

N° ELEMENTOS PESO UND OBSERVACIONES 1 W Propio 600 Kg/m2 No se aplica en Etabs 2 w losa aligerada 300 Kg/m2 No se aplica en Etabs 3 w Acabados 120 Kg/m2 4 w Tabiquería 100 Kg/m2 5 Total S/C (1+2+3+4) 1120 Kg/m2 6 w carga Viva (hotel) 200 Kg/m2 7 w Total(5+6) 1320

PREDIMENSIONAMIENTO

Pre dimensionamiento de la Losa Aligerada:Para su análisis se tuvo en cuenta: el espesor de la losa estará en función de la separación entre apoyos. La dirección en que se armara será la menor distancia teniendo en cuenta la siguiente formula:

h=L/25

h = 0.20 m

D atos: Luz = 5.00 m // 25 = 0.20m

Recomendado:

Pre dimensionamiento de la Viga:Para su análisis se tendrá en cuenta la luz libre, la luz entre viga y tendremos la sobre carga que soportara.

VS-1 L = 6.00m H = <L/10 , L/12> = <0.60 , 0.50> PERALTE h = 0.60m Ancho b = <0.3 , 0.5> = <0.3(0.60) , 0.5(0.60)> 30% 50% = <0.18, 0.30> b = 0.25m

USAR VS-1 25 x 60 cm

VS-2 Teniendo en cuenta estos parámetros se calcula: L = 5.00m H = <L/10, L/12> = <0.50, 0.42> PERALTE h = 0.50m Ancho b = <0.3, 0.5> = <0.3 (0.50) , 0.5(0.50)>

30% 50% = <0.15, 0.25> Por norma mínimo b = 0.25m

USAR VS-2 25 x 50 cm

Pre dimensionamiento de Columnas: Para el pre dimensionamiento de columnas utilizaremos la siguiente formula:

1

A

2 3 4

B

C

D

E

A

B

C

D

E

1 2 3 4

C-2 C-2

C-2 C-2

C-2 C-2

C-1

C-1

C-1

C-1

C-1

C-1

C-1 C-1

C-1 C-1C-3 C-3

C-3C-3

Para lo cual se aplica la siguiente expresión Generalidades  

Tipos de Columnas:C1 = Columna extrema de un pórtico C2 = Columna centralC3 = Columna de esquina

Formula Para el Dimensionamiento de Columnas:

Dónde: Ac : Área de la columnaP : Carga Total que soporta la columna (w servicio)F’c : Resistencia del Concreto a la compresión simplen : Coeficiente sísmico, que depende del tipo de columna

Para C-1

P=w (peso total) x at (área tributaria)x #piso =1320 x (5 x3) x 5 =99,000 Kg/m2 Ac= P = 99,000 = 1,346.9 cm2 0.35 X F’c 0.35 X 210 Ac= √1,346.9 = 36.7 cm

USAR C-1 40 X 40 cm

Para C-2

P=w (peso total) x at (área tributaria)x #piso =1320 x (5 x6 ) x 5 =198,000 Kg/m2 Ac= P = 198,000 = 2,095.23 cm2 0.35 X F’c 0.35 X 210 Ac= √2,095.23 = 46.6 cm

USAR C-2 50 X 50 cm

Para C-3

P=w (peso total) x at (área tributaria)x #piso =1320 x (3 x2.5 ) x 5 =49,500 Kg/m2 Ac= P = 49,500 = 673.46 cm2 0.35 X F’c 0.35 X 210 Ac= √673.46 = 25.95 cm

USAR C-3 30 X 30 cm

Pre dimensionamiento de Zapatas:

Para el pre dimensionamiento de Zapatas

utilizaremos las siguientes nomenclaturas. PD= carga muertaPl.= carga viva.δm= Densidad promediohf= altura zapatad= peralte zapatawnu= presión única de suelovu= carga actuante de suelovc= resistencia al cortante 

ZAPATA C-1

ZAPATA C-2

ZAPATA C-3

PISO 1 OBS. PISO 1 OBS.A real = x #cte x R A real = x #cte x RA real = 0.0013 - 0 x 0.75 x 7 A real = 0.000015 - 0 x 0.75 x 7A real = x 0.75 x 7 A real = x 0.75 x 7A real = A real =

PISO 2 OBS. PISO 2 OBS.A real = x #cte x R A real = x #cte x RA real = 0.012034 - 0.0013 x 0.75 x 7 A real = 0.000014 - 0.000015 x 0.75 x 7A real = x 0.75 x 7 A real = x 0.75 x 7A real = A real =

PISO 3 OBS. PISO 3 OBS.A real = x #cte x R A real = x #cte x RA real = 0.023417 - 0.012034 x 0.75 x 7 A real = 0.000004 - 0.000014 x 0.75 x 7A real = x 0.75 x 7 A real = x 0.75 x 7A real = A real =

PISO 4 OBS. PISO 4 OBS.A real = x #cte x R A real = x #cte x RA real = 0.032391 - 0.023417 x 0.75 x 7 A real = 0.000005 - 0.000004 x 0.75 x 7A real = x 0.75 x 7 A real = x 0.75 x 7A real = A real =

PISO 5 OBS. PISO 5 OBS.A real = x #cte x R A real = x #cte x RA real = 0.037734 - 0.032391 x 0.75 x 7 A real = 0.000016 - 0.000005 x 0.75 x 7A real = x 0.75 x 7 A real = x 0.75 x 7A real = A real =

A etabs

0.00130.006825

EJE X EJE YA etabs

0.0000150.00007875

0.02805075

EJE YA etabs

-0.000001-0.00000525

EJE YA etabs

0.0113830.05976075

EJE XA etabs

0.0089740.0471135

EJE XA etabs

0.0107340.0563535

EJE XA etabs

OK !

OK !

OK !

OK !

OK !

SISMO EN EL EJE X

EJE YA etabs

0.0000110.00005775

OK !

NO CUMPLE

NO CUMPLE

NO CUMPLE

NO CUMPLE

-0.00001-0.0000525

EJE YA etabs

0.0000010.00000525

EJE XA etabs

0.005343

DEFORMADA DEL SISMO EN DIRECCIÓN X

PISO 1 OBS. PISO 1 OBS.A real = x #cte x R A real = x #cte x RA real = 0.00009 - 0 x 0.75 x 7 A real = 0.00104 - 0 x 0.75 x 7A real = x 0.75 x 7 A real = x 0.75 x 7A real = A real =

PISO 2 OBS. PISO 2 OBS.A real = x #cte x R A real = x #cte x RA real = 0.000004 - 0.000009 x 0.75 x 7 A real = 0.009761 - 0.00104 x 0.75 x 7A real = x 0.75 x 7 A real = x 0.75 x 7A real = A real =

PISO 3 OBS. PISO 3 OBS.A real = x #cte x R A real = x #cte x RA real = 0 - 0.000004 x 0.75 x 7 A real = 0.018647 - 0.009761 x 0.75 x 7A real = x 0.75 x 7 A real = x 0.75 x 7A real = A real =

PISO 4 OBS. PISO 4 OBS.A real = x #cte x R A real = x #cte x RA real = 0 - 0 x 0.75 x 7 A real = 0.025529 - 0.025529 x 0.75 x 7A real = x 0.75 x 7 A real = x 0.75 x 7A real = A real =

PISO 5 OBS. PISO 5 OBS.A real = x #cte x R A real = x #cte x RA real = 0.000003 - 0 x 0.75 x 7 A real = 0.029509 - 0.025529 x 0.75 x 7A real = x 0.75 x 7 A real = x 0.75 x 7A real = A real =

0.00546

EJE X EJE YA etabs

OK !

A etabs

SISMO EN EL EJE Y

EJE X EJE YA etabs

OK !

A etabs

OK !0.00009 0.00104

0.0004725

A etabs

OK !

A etabs

NO CUMPLE-0.000004 0.008886

-0.000021 0.0466515

NO CUMPLE-0.000005 0.008721

-0.00002625 0.04578525

EJE X EJE Y

EJE X EJE YA etabs

OK !

A etabs

NO CUMPLE0 0

0 0

EJE X EJE YA etabs

OK !

A etabs

OK !0.000003 0.00398

0.00001575 0.020895

DEFORMADA DEL SISMO EN DIRECCIÓN Y

PISO 1 OBS. PISO 1 OBS.A real = x #cte x R A real = x #cte x RA real = 0.00028 - 0 x 0.75 x 7 A real = 0.000046 - 0 x 0.75 x 7A real = x 0.75 x 7 A real = x 0.75 x 7A real = A real =

PISO 2 OBS. PISO 2 OBS.A real = x #cte x R A real = x #cte x RA real = 0.001878 - 0.00028 x 0.75 x 7 A real = 0.000229 - 0.000046 x 0.75 x 7A real = x 0.75 x 7 A real = x 0.75 x 7A real = A real =

PISO 3 OBS. PISO 3 OBS.A real = x #cte x R A real = x #cte x RA real = 0.004331 - 0.001878 x 0.75 x 7 A real = 0.000635 - 0.000229 x 0.75 x 7A real = x 0.75 x 7 A real = x 0.75 x 7A real = A real =

PISO 4 OBS. PISO 4 OBS.A real = x #cte x R A real = x #cte x RA real = 0.007138 - 0.004331 x 0.75 x 7 A real = 0.001169 - 0.000635 x 0.75 x 7A real = x 0.75 x 7 A real = x 0.75 x 7A real = A real =

PISO 5 OBS. PISO 5 OBS.A real = x #cte x R A real = x #cte x RA real = 0.009974 - 0.007138 x 0.75 x 7 A real = 0.001779 - 0.001169 x 0.75 x 7A real = x 0.75 x 7 A real = x 0.75 x 7A real = A real =

0.0002415

EJE X EJE YA etabs

OK !

A etabs

SISMO EN EL EJE X (CORREGIDO)

EJE X EJE YA etabs

OK !

A etabs

OK !0.00028 0.000046

0.00147

A etabs

OK !

A etabs

OK !0.002453 0.000406

0.01287825 0.0021315

OK !0.001598 0.000183

0.0083895 0.00096075

EJE X EJE Y

EJE X EJE YA etabs

OK !

A etabs

OK !0.002807 0.000534

0.01473675 0.0028035

EJE X EJE YA etabs

OK !

A etabs

OK !0.002836 0.00061

0.014889 0.0032025

PISO 1 OBS. PISO 1 OBS.A real = x #cte x R A real = x #cte x RA real = 0.000121 - 0 x 0.75 x 7 A real = 0.000259 - 0 x 0.75 x 7A real = x 0.75 x 7 A real = x 0.75 x 7A real = A real =

PISO 2 OBS. PISO 2 OBS.A real = x #cte x R A real = x #cte x RA real = 0.000771 - 0.000121 x 0.75 x 7 A real = 0.002293 - 0.000259 x 0.75 x 7A real = x 0.75 x 7 A real = x 0.75 x 7A real = A real =

PISO 3 OBS. PISO 3 OBS.A real = x #cte x R A real = x #cte x RA real = 0.001738 - 0.000771 x 0.75 x 7 A real = 0.004639 - 0.002293 x 0.75 x 7A real = x 0.75 x 7 A real = x 0.75 x 7A real = A real =

PISO 4 OBS. PISO 4 OBS.A real = x #cte x R A real = x #cte x RA real = 0.002806 - 0.001738 x 0.75 x 7 A real = 0.006917 - 0.004639 x 0.75 x 7A real = x 0.75 x 7 A real = x 0.75 x 7A real = A real =

PISO 5 OBS. PISO 5 OBS.A real = x #cte x R A real = x #cte x RA real = 0.00387 - 0.002806 x 0.75 x 7 A real = 0.008573 - 0.006917 x 0.75 x 7A real = x 0.75 x 7 A real = x 0.75 x 7A real = A real =

0.00135975

EJE X EJE YA etabs

OK !

A etabs

SISMO EN EL EJE Y (CORREGIDO)

EJE X EJE YA etabs

OK !

A etabs

OK !0.000121 0.000259

0.00063525

A etabs

OK !

A etabs

OK !0.000967 0.002346

0.00507675 0.0123165

OK !0.00065 0.002034

0.0034125 0.0106785

EJE X EJE Y

EJE X EJE YA etabs

OK !

A etabs

OK !0.001068 0.002278

0.005607 0.0119595

EJE X EJE YA etabs

OK !

A etabs

OK !0.001064 0.001656

0.005586 0.008694