análisis estructural casa oruga
DESCRIPTION
Estudio y comprobación empírica de elementos estructurales que conforman la estructura del proyecto de vivienda familiar diseñado por el Arq. Sebastián Irarrázabal en el marco del curso de Estructura III - 1er. semestre EA USS SCL 2015 #estructura #CasaOruga #arquitectura #architecturechilean #structure #USS #EA #SCLTRANSCRIPT
Oh!.. que bonito paisaje
ANÁLISIS ESTRUCTURAL CASA ORUGASTGO - CHILEArq. Sebastián Irarrázabal
Curso Estructuras III - 1er. Semestre 2015EA USS SCLEquipo docenteTitular_Cristián MuñozAyudante_Pamela Figueroa
Alex Mac-Adoo Marengo | Diego Cabral Monasterios | Juan Pablo Guala Romero
Caso de estudio: Casa OrugaArquitecto: Sebastián IrarrázabalUbicación: Lo Barnechea, R.M. Santiago, ChileÁrea: 350 m2
Decisiones de Proyecto - PartidoGeneralConjunto de ideas y observaciones:
El paisaje + confort interiorVista + ventilación naturalIntegración tectónica alterreno
1
Constructibilidad y continuidadLos contenedores generan por su dimensión espacios más privados por lo que sepropone dejarlas como habitaciones y circulación, por lo cual en la planta baja sedispone las áreas sociales aprovechando la topografía ampliando el horizonte,resguardados por el marco que genera la disposición los contenedores.
Muros de contención + Contenedores = Viga transversal que libera las cargas verticales de laplanta baja (área social) creando un espacio continuo que se abre al paisaje.
2
Viga Transversal = Viga PrincipalLos puntos de apoyos están fuera del marco visual para generar un espacio continuo entrepaisaje y espacio interior. Tienen distintos tipos de apoyos para llegar al suelo pero definidaspor criterios de diseño y organización programática, en la cual el muro de H.A. contiene labatería de servicios y circulación, mientras que el otro extremo se ubican dos perfiles deacero o elementos verticales en forma de "V" para no obstaculizar la visual del horizonte,conectando espacialmente el área social con la terraza exterior con el mínimo de material. .
3
PLANTA ARQUITECTURA
Planta Primer Piso Esc. 1/500 1mt 2mt 3mt 4mt 5mt
4
PLANTA ARQUITECTURA
0 1mt 2mt 3mt 4mt 5mt
5
Planta Segundo Nivel Esc. 1/50
PLANTA ARQUITECTURA
Planta Cubierta Esc. 1/500 1mt 2mt 3mt 4mt 5mt
6
Corte Longitudinal BBEsc. 1/50
50cm 130cm 70cm
30cm248,8cm
+- 0
.00
+ 2.
8
+ 5.
58
+ 2.
98
558cm
280,2cm
Oh!..
que
bon
ito p
aisa
je
261,95cm
5%
0 1mt 2mt 3mt 4mt 5mt
CORTE TRANSVERSAL ARQUITECTURA
7
01m
t2m
t3m
t4m
t5m
t
230cm 250cm 230cm 140cm 230cm 130cm 230cm
1205cm
1550cm
2055cm
5 6 7 9 10
A
E
F
1 2 3 4
615cm
245cm
150cm 200cm
580cm
130cm
360cm
210cm
510cm
120cm
388cm
527cm
130cm
1165cm
155cm
1035cm
574cm
115cm 210cm 595cm
580cm
1220cm
790cm
415cm
Planta Primer Piso Esc. 1/500 1mt 2mt 3mt 4mt 5mt
C
B
D
100cm
100cm
410cm
575cm
360cm
370cm850cm
205cm
205cm
105cm
185cm 185cm
165cm
165cm
165cm
165cm
M9
M1 M2 M3 M4 M5 M6 M8
M10
M7
M11
M12
M15
BB
M13 Muro de contención M14 Muro de contención
P1
P3
P2
P4
P5
P6
P7 P8 P9
P10
P11
P12
P13
P14
P15
P18
P16
P17
PLANTA ESTRUCTURA
8
230cm 250cm 230cm 140cm 230cm 130cm 230cm 615cm
2055cm
1800cm
1200cm
1925cm
1800cm
1800cm
1200cm
Planta Segundo Nivel Esc. 1/500 1mt 2mt 3mt 4mt 5mt
1460cm
100cm
100cm
410cm
575cm
360cm
1010cm
425cm
425cm
425cm
A
E
F
C
B
D
5 6 7 9 101 2 3 4
M1 V2
V3 V4
V5 V6
V7 V8
BB
M13 M14
C1
C2
C1
C3
C4
C4
C4
C4
C4
C4
C4
C4
C4
C4
C4
C4
C5
C6
C7
C7
C7
C7
C7
C7
C7
C7
C7
C8
9
1140cm
250cm
1680cm
230cm 250cm 230cm
250cm
140cm 230cm 130cm 230cm 615cm
250cm 250cm230cm 120cm 110cm
200cm
290cm
810cm
1680cm
545cm
290cm
500cm
1130cm
545cm
545cm
310cm
240cm
245cm
245cm
Planta Cubierta Esc. 1/500 1mt 2mt 3mt 4mt 5mt
1070cm
C2
C1 C4
C5
C3
C6
C7
C4C4
C5
C5
1680cm
1035cm
1345cm
A
E
F
C
B
D
5 6 7 9 101 2 3 4
BB
10
IDENTIFICACIÓN DECARGA CUBIERTA
Peso m²Cubierta (kg.m²) 125
Área Largo (m) Ancho (m) m²Peso TotalÁrea (Kg)
C1 10.70 2.50 26.75 3343.8C2 11.40 2.50 28.50 3562.5C3 20.00 2.30 4.60 575.0C4 5.45 2.50 13.63 1703.1C5 16.80 2.50 42.00 5250.0C6 13.45 1.20 16.14 2017.5C7 10.35 1.10 11.39 1423.1
C2
C1 C4
C5C3
C6
C7
C4
C4
C5
C5
Carga Cubierta Esc. 1/500 1mt 2mt 3mt 4mt 5mt
ESQUEMA DE CARGAS
11
Planta Losas Esc. 1/500 1mt 2mt 3mt 4mt 5mt
ÁREAS DE LOSAS Carga de uso(kg.m²) 200
Área Largo (m) Ancho (m) m²Peso TotalÁrea (Kg)
A1 7.75 1.15 8.91 1782.5A2 0.58 2.50 1.44 287.5A3 1.00 2.50 2.50 500.0A4 18.00 1.15 20.70 4140.0A5 0.80 1.40 1.12 224.0A6 1.00 1.40 1.40 280.0A7 0.60 1.40 0.84 168.0A8 0.70 1.30 0.91 182.0A9 1.00 1.30 1.30 260.0
A10 0.60 1.30 0.78 156.0
A1 A1 A4 A4 A4 A4
A2
A2
A5
A6
A7
A8
A9
A3
A6
A6
A6
A6
A6
A6
A6
A6
A6
A6
A6
A10
A4 A4A9
A9
A9
A9
A9
A9
A9
A9
12
ESQUEMA DE CARGAS
ANTECEDENTES Y MONTAJE EN OBRA
*Imágenes montajes y faena de obraRevista ARQ 82 Fabricación y Construcción Casa Oruga2012
13
Montaje de Contenedores de 20´´ pies (5,89m)
Montaje de Contenedores de 20´´ pies (5,89m)
Montaje de Viga secundaria sobre Viga principal
Encuentro de Vigas IN.Apoyo Móvil + Apoyo fijo
Montaje de Contenedores de40´´ pies (12,00m)
Disposición de Costaneras(pasillos interiores)
A1 A1 A2 A2 A3 A3 A4 A4
5 6 7 9
A
E
1 2 3 4
C
B
D
Planta Vigas Esc. 1/500 1mt 2mt 3mt 4mt 5mt
V1 V2
V3 V4
V5 V6
V7 V8
Va245cm
410cm
100cm
100cm
575cm
60cm
370cm
270cm
232,5cm 230cm 250cm 230cm 140cm 230cm 130cm 230cm 252,5cm
M13 Muro de contención
415cm
100cm
100cm
585cm
1200cm
M14 Muro de contención
14
IDENTIFICACIÓN DE ELEMENTOS
CÁLCULO DE COSTANERAS - CARGA REPARTIDA - REACCIONES CÁLCULO DE MOMENTO MÁXIMOCÁLCULO DE ELEMENTOS
A FLEXIÓN
CostaneraFuerza(kg)
Distancia (cm) Q (Kg.cm²) RA (kg) RB (kg) Fuerza (kg) Distancia (cm) Momento M. máx.(Kg/cm)
Tensión AdmisibleAcero A 37-24 ES
(Kg.cm²)
MomentoResistente W (cm³)
Área Peso (Kg)
C1 A2 287.50 250,00 1.15 143.8 143.8 143.8 62.50 8984.38 1440 6.24C2 A3 500.00 250,00 2.00 250.0 250.0 250.0 62.50 15625.00 1440 10.85C3 A5 224.00 140,00 1.60 112.0 112.0 112.0 35.00 3920.00 1440 2.72C4 A6 280.00 140,00 2.00 140.0 140.0 140.0 35.00 4900.00 1440 3.40C5 A7 168.00 140,00 1.20 84.0 84.0 84.0 35.00 2940.00 1440 2.04C6 A8 182.00 130,00 1.40 91.0 91.0 91.0 32.50 2957.50 1440 2.05C7 A9 260.00 130,00 2.00 130.0 130.0 130.0 32.50 4225.00 1440 2.93C8 A10 156.00 130,00 1.20 78.0 78.0 78.0 32.50 2535.00 1440 1.76
5 6 7 9
A
E
1 2 3 4
C
B
D
Planta Costaneras Esc. 1/500 1mt 2mt 3mt 4mt 5mt
232,5cm 230cm 250cm 230cm 140cm 230cm 130cm 230cm 252,5cm
575c
m
1185
cm
C1
C2
C1
C3
C4
C4
100c
m10
0cm
410c
m
100c
m10
0cm
100c
m10
0cm
100c
m10
0cm
100c
m10
0cm
100c
m10
0cm
100c
m
100c
m10
0cm
100c
m10
0cm
100c
m10
0cm
100c
m10
0cm
1925cm
C4
C4
C4
C4
C4
C4
C4
C4
C4
C4
C5
C6
C7
C7
C7
C7
C7
C7
C7
C7
C7
C8
A2
A2
A3
A5
A6
A7
A8
A9
A6
A6
A6
A6
A6
A6
A6
A6
A6
A6
A6
A10
A9
A9
A9
A9
A9
A9
A9
A9
15
IDENTIFICACIÓN DE ELEMENTOS
COSTANERA - C2
Diseño a flexiónSISTEMA ISOSTÁTICO
Costanera CINTACformada en fríoAlas atiesadasCA 10cm x 5,0cme = 2mmIx = 69,2cm4
q = F dq = 500kg 250cmq = 2,00kg.cm
Mmáx = F * dMmáx = 250kg * 62,5cmMmáx = 15.625kg.cm
σadm ≥ Mmáx W
W ≥ Mmáx σadm
W ≥ 15.625kg/cm 1.440kg/cm2
W ≥ 10,85cm3
62,5cm
125cm
W ≥ 12,3cm³ A = 5,11cm²W ≥ 13,8cm³ A = 4,34cm²W ≥ 15,1cm³ A = 6,55cm²
Perfiles mas eficiente a utilizar
Deformación por flexiónδ= 5 * q * L4
384 * E * Iδ= 5 * 2,00kg/cm * (250cm)4
384 * 2.100.000kg/cm2 * 69,2cm4
δ= 0,00000244cm
Comprobación de perfil
σadm ≥ Mmáx W
1.440kg/cm² ≥ 15.625kg.cm 13,8cm³
1.440kg/cm² ≥ 1.132,24kg/cm2
Perfil a utilizar
A BRay
250kgRby250kg
q= 2,00kg/cm
250cm
V(kg) 0
M(kg.m) 0
Mmáx15.625kg.cm
q= 2,00kg/cm
Ray250kg
A
16
Montaje de Contenedores de40´´ pies (12,00m)
VIGA - V1 Diseño a flexión
SISTEMA HIPERESTÁTICO
W ≥ 925cm³ A = 80cm²W ≥ 1.020cm³ A = 87,8cm²W ≥ 1.020cm³ A = 86,3cm²W ≥ 1.140cm³ A = 96,1cm²
Perfiles mas eficiente a utilizar
d4=1200cm
q= 2,30kg/cm
q = F d1q = 1.782,5kg 775cmq = 2,30kg.cm
A B
M(kg.cm) 0
V(kg) 0
ƩFx = 0ƩFy = 0 - q*d1 + RAy+ RBy= 0 - (2,30kg * 775cm) + RAy+ RBy= 0 - 1.782,5kg.cm + RAy + 963,57kg.cm RAy = 1.782,5kg.cm - 963,57kg.cm
RAy = 818,93kgƩMB = 0ƩMB = RBy*0 - RAy*d4 + q*d2*d3
RBy - (RAy * 1.200cm) + (2,30kg.cm * 618,75cm *812,5cm)RBy - 1.200cm RAy + 1.156.289,06kg.cmRBy = 1.156.289,06kg.cm
1.200cm RAyRBy = 963,57kg RAy
ƩMA = RAy*0 - RBy*d4 + q*d2*d3RAy - (963,57kg RAy* 1.200cm) + (2,30kg * 193,75cm * 387,5cm)RAy - 1.156.284kg RAy + 172.679,68kg.cm1.156.284kg + 172.679,68kg.cm
Mmáx = 1.328.963,68kg.cm
σadm ≥ Mmáx W
W ≥ Mmáx σadm
W ≥ 1.328.963,68kg/cm 1.440kg/cm2
W ≥ 922,89cm3
d2=618,75cm
d3=812,5cm
d1=775cm 425cm
193,75cm
387,5cm
Viga SoldadaSerie ININ 30cm x 20cme= 16mmt = 6mmIx = 13.900cm4
Deformación por flexión Sistema Isostáticoδ= 5 * q * L4
384 * E * Iδ= 5 * 2,30kg/cm * (1.200cm)4
384 * 2.100.000kg/cm2 * 13.900cm4
δ= 0,0000000672cm
Comprobación de perfil
σadm ≥ Mmáx W
1.440kg/cm² ≥ 1.328.963,68kg/cm 925cm³
1.440kg/cm² ≥ 1.436,71kg/cm2
Perfil a utilizar
Ray818,93kg
Rby963,57kg
-
+
818,
93kg
963,
57kg
-+
Mmáx1.328.963,68kg.cm
17
Montaje de Viga secundaria sobre Viga principal
Ɛ= P AEƐ= 1782,5kg 80cm² * 2.100.000 kg/cm²
Ɛ= 0,0000106
Deformación a nivel de sección
Deformación a nivel de momento flector
d Θ = 1.328.963,68kg.cm d x 2.100.000kg/cm² * 13.900cm4
d Θ = 0,0000455cm d x
d Θ = 0,0000455cm1cm
d Θ = 0,0000455cm * 1,0cm
d Θ= 0,0000455
Deformación a nivel de elemento yde sistema completo por fuerza axial
Ѕ = P L AE
Ѕ = 1.782,5kg * 1.200cm 80cm² * 2.100.000kg/cm²
Ѕ = 2.139.000kg/cm 168.000.000kg/cm2
Ѕ = 0,0127cm
Diseño por serviciabilidad
Ѕ ≤ 1 = 1.200cm 300Ѕ ≤ 4,00cm
S = 4,00cm ≥ 0,0127cm
VIGA - V1SISTEMA HIPERESTÁTICO
d4=1200cm
q= 2,30kg/cm
A B
d2=618,75cm
d3=812,5cm
d1=775cm 425cm
193,75cm
387,5cm
Ray818,93kg
Rby963,57kg
M(kg.cm) 0
V(kg) 0
-
+
-+
Mmáx1.328.963,68kg.cm
Viga SoldadaSerie ININ 30cm x 20cme= 16mmt = 6mmIx = 13.900cm4
Perfil a utilizar
+818,93kg 963,57kg
18
VIGA - V7SISTEMA HIPERESTÁTICO
M(kg.cm) 0
V(kg) 0
q= 2,30kg/cm
C Rcy1.494,22kg
A BRby1.268,42 kg
d1=1800cm
Diseño a flexión
q = F dq = 4.140kg 1800cmq = 2,30kg.cm
ƩFx = 0ƩFy = 0 - (q*d1) + Ray+ Rby+ Rcy= 0 - (2,30kg * 1.800cm) + Ray+ Rby+ Rcy= 0 - 4.140kg.cm + 1.377,36kg Rby Rcy+
1.268,42kg.cm Rby + Rcy- 4.140kg.cm + 2.645,78kg.cm RbyRcy + Rcy
Rcy = 4.140kg.cm - 2.645,78kg.cm Rby RcyRcy = 1.494,22kg
ƩMA= 0ƩMA= (Ray* 0) - (Rby* d2) - (Rcy* d3) +
(4.140kg * d4)Ray - (Rby * 1.185cm) - (Rcy * 1.430cm) + (4.140kg * 870cm)Ray - 1.185cm Rby - 1.430cm Rcy+ 3.601.800kg.cmRay= 3.601.800kg.cm 1.185cm Rby + 1.430cm RcyRay= 3.601.800kg.cm 2.615cm Rby RcyRay= 1.377,36kg Rby Rcy
ƩMB= (Rby* 0) - (Ray* d2) - (Rcy* d7) +(4.140kg * d6)Rby - (1.377,36kg Rby Rcy* 1.185cm) -(Rcy* 745cm) + (4.140kg * 622,5cm)Rby - 1.632.171,6kg.cm Rby Rcy -745cm Rcy+ 2.577.150kg.cmRby= - 1.632.171,6kg.cm Rby Rcy -745cm Rcy + 2.577.150kg.cmRby= 1.632.171,6kg.cm Rby Rcy - 2.577.150kg.cm 745cm RcyRby= 944.978,4kg.cm Rby Rcy
745cm RcyRby= 1.268,42kg.cm Rby
σadm ≥ Mmáx W
W ≥ Mmáx σadm
W ≥ 3.601.800kg.cm 1.440kg/cm2
W ≥ 2.501,25cm3
d2=1185cm
d3=1430cm
d4=870cmd6=622,5cm
d5=1245cm d7=245cm
d8=745cm
Ray1.377,36kg
W ≥ 2.510cm³ A = 160cm²W ≥ 2.560cm³ A = 137cm²W ≥ 2.670cm³ A = 153cm²W ≥ 2.770cm³ A = 146cm²W ≥ 2.780cm³ A = 178cm²
Perfiles mas eficiente a utilizar
Deformación por flexiónSistema Isostático
Comprobación de perfilσadm ≥ Mmáx
W1.440kg/cm² ≥ 3.601.800kg.cm
2.510cm³1.440kg/cm² ≥ 1.434,98kg/cm2
Viga SoldadaSerie ININ 40cm x 30cme= 22mmt = 8mmIx = 50.200cm4
Perfil a utilizar
+- -
Mmáx3.601.800kg.cm
- ++ 688,68kg
- 688,68kg
860,01kg
- 634,21kg
δ= 5 * q * L4
384 * E * Iδ= 5 * 2,30kg/cm * (1.800cm)4
384 * 2.100.000kg/cm2 * 50.200cm4
δ= 0,0000000279cm
19
VIGA - V7SISTEMA HIPERESTÁTICO
0
q= 2,30kg/cm
C Rcy1.494,22kg
A BRby1.268,42 kg
d1=1800cm
d2=1185cm
d3=1430cm
d4=870cmd6=622,5cm
d5=1245cm d7=245cm
d8=745cm
Ray1.377,36kg
+- -
Mmáx3.601.800kg.cm
Ɛ= P AEƐ= 4.140kg 160cm² * 2.100.000 kg/cm²
Ɛ= 0,0000123
Deformación a nivel de sección
Deformación a nivel de momento flector
d Θ = 3.601.800kg.cm d x 2.100.000kg/cm² * 50.200cm4
d Θ = 0,000000625cm d x
d Θ = 0,000000625cm1cm
d Θ = 0,000000625cm * 1,0cm
d Θ= 0,000000625cm
Deformación a nivel de elemento yde sistema completo por fuerza axial
Ѕ = P L AE
Ѕ = 4.140kg * 1.800cm 160cm² * 2.100.000kg/cm²
Ѕ = 7.452.000kg/cm 336.000.000kg/cm2
Ѕ = 0,0221cm
Diseño por serviciabilidad
Ѕ ≤ 1 = 1.800cm 300Ѕ ≤ 6,00cm
S = 6,00cm ≥ 0,0221cm
Perfil a utilizarViga SoldadaSerie ININ 40cm x 30cme= 22mmt = 8mmIx = 50.200cm4
V(kg) 0- ++ 688,68kg
- 688,68kg
860,01kg
- 634,21kg
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PILAR - P15SISTEMA HIPERESTÁTICO
180cm
200cm
P1.494,22kg
Diseño a compresión
A2 + B2 = C2
200cm2 + 180cm2 = C2
40.000cm2 + 32.400cm2 = C2
√72.400cm = CC = d1269,07cm = d1
Distancia d1
A
B
d1 = 269,07cm48°cm
σadm*λ ≥ N A
1.440kg.cm2 ≥ 1.110,65kgA
A ≥ 1.110,65kg 1.440kg.cm2
A ≥ 0,77cm2
Comprobación de perfil
σadm ≥ N A
559kg.cm2 ≥ 1.110,65kg 3,74cm2
559kg.cm2 ≥ 296,96kg.cm2
λ = K*L iλ = 1,0 * 269,07cm
1,94cmλ = 138,69 KL/i σadm
139 559kg.cm2
P1.494,22kg
A
B
AB
C
BC = d1
1.494,22kg * 200cm - AB * d1- AB * 269,07cm = 1.494,22kg * 200cmAB = 298.844kg.cm
269,07cmAB = 1.110.65kg
N1.1
10,65
kg
Perfil a utilizarCanal CINTAC Formadaen Frío Espalda - EspaldaAlas No AtiesadasIC 5,0cm x 5,0cme = 2mmA = 3,74cm2
ix = 1,94cm
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Perfil a utilizarCanal CINTAC Formadaen Frío Espalda - EspaldaAlas No AtiesadasIC 5,0cm x 5,0cme = 2mmA = 3,74cm2
ix = 1,94cm
PILAR - P15SISTEMA HIPERESTÁTICO
180cm
200cm
1.494,22kg
A
B
d1 = 269,07cm48°cm
Ɛ= P AEƐ= 1.110,65kg 3,74cm² * 2.100.000 kg/cm²
Ɛ= 0,00000178
Deformación a nivel de sección
Ѕ = P*L A*E
Ѕ = 1110,65kg * 269,07cm 3,74cm² * 2.100.000kg/cm²
Ѕ = 298.842,59kg/cm 7.854.000kg/cm2
Ѕ = 0,038cm
1.110
,65kg
Deformación a nivel de elemento yde sistema completo por fuerza axial
P1.494,22kg
A
B
AB
C
BC = d1
1.494,22kg * 200cm - AB * d1- AB * 269,07cm = 1.494,22kg * 200cmAB = 298.844kg.cm
269,07cmAB = 1.110.65kg
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