edificio de 3 niveles

INTRODUCCIN

CURSO SAP 2000

INTRODUCCIN

El Software SAP2000, representa el programa ms sofisticado y amigable al usuario de las series SAP de programas de computadora para anlisis y diseo de sistemas estructurales de formas complejas sometidos a cargas estticas y dinmicas de sistemas estructurales bajo la hiptesis de la elasticidad.

ANLISIS.Proceso matemtico mediante el cual se determinan las deformaciones, fuerzas y solicitaciones de una estructura.Unanlisis, en sentido amplio, es la descomposicin de un todo en partes para poder estudiar su estructura. El objetivo primario de la aplicacin de mtodos de anlisis ms sofisticados es lograr una mejor comprensin del comportamiento estructural.

Anlisis Esttico:Este tipo de Anlisis comprende someter a la estructura a condiciones en las que la misma masa multiplicado por la Cortante Vasal Ssmica dado por la norma(Static)arroja Fuerzas Inerciales por entrepiso a la Edificacin, idealizando un comportamiento Ssmico Esttico.

Anlisis Dinmico:Este anlisis permite involucar en el anlisis estructural la participacin directa del suelo, esta interaccin se logra gracias a la incorporacin del Espectro de respuesta de suelo o el analisis Tiempo - Historia.(Dynamic Response Spectrum), Anlisis tiempo-historia (Time History, Bridge and Dynamic Nonlinear Time History Analysis)

ELEMENTOS:FRAME, SHELL, PLANE, SOLID, ASOLID, y NLLINK

COMPORTAMIENTOS DE LA ESTRUCTURA:Determina los Estados Lmites de los elementos de la Estructura

Comportamiento Elstico:Comportamiento de un material estructural caracterizado por una relacin tensin-deformacin constante; al retirar las cargas el material regresa a su condicin no cargada original.

Comportamiento Inelstico:Comportamiento estructural en el cual la relacin tensin-deformacin no es constante, y parte de la deformacin permanece luego de retirar las cargas.Por ende, los mtodos de anlisis que se basan en la no linealidad de los materiales para obtener solicitaciones ms realistas en los estados lmites de resistencia y consecuentemente un diseo ms econmicoPara logra esto es necesaio establecer que metodos utilizaremos para un determinado anlisis, por ejemplo:

Esfuerzo =F/A

DISEO:Se refiere al proceso de creacin y desarrollo para producir un nuevo objeto o medio decomunicacin(objeto, proceso, servicio, conocimiento o entorno) para usohumano.Dimensionamiento y detallado de los componentes y conexiones de un puente para satisfacer los requisitos de estas Especificaciones.

Diseo: Acero (AISC-ASD89, AISC-LRFD93, BS5950 90, CISC 95, EUROCODE 3-1992), Concreto (ACI 318-99, BS8110 89, CAN3-A23.2-M84, EUROCODE 2-1991).

1) Descripcin del entorno de Trabajo

PREDIMENSIONAMIENTO Y ANLISIS

EDIFICIO DE 3 NIVELES

ESPECIFICACIONES:SISTEMA ESTRUCTURAL:CONCRETO ARMADO.fc:210 KG/cm2DIAFRAGMA HORIZONTAL:LOSA ALIGERADA.S/C:250 KG/m2UBICACIN:Chiclayofy:4200 KG/cm2NIVELES:31er Nivel:4.00 mSUELO:TIPO I2do al 3er Nivel:3.00 mUSO:Oficinas

PESO DE MUROS PERIMETRALES:600Kg/ml0.60ton/mlPESO DE PARAPETOS:300Kg/ml0.30ton/ml

II.- METRADO DE CARGAS

CARGAS POR VIGUETAS

CMCARGA MUERTA

DescripcinPeso (Kg/m2)Ancho de ViguetaPeso (Kg/ml)Peso de Ladrillo de Losa:800.4032.00Peso de Tabiquera:1000.4040.00Peso de Acabados:1000.4040.00280Total DEAD:112.00Pisos0.112Ton/mlALAzotea0.072Ton/ml

CVCARGA VIVA

DescripcinS/C (Kg/m2)Ancho de ViguetaPeso (Kg/ml)Oficinas2500.40100.00Corredores4000.40160.00Azotea1000.4040.00

METRADO DE CARGAS VERTICALES.

Peso Total328TnDEL SAP 2000

PESO TOTAL DEL EDIFICIO = 328.00 tnPor chequeo:

El rango de que la estructuras este bien es:0.80 P 1.20

P =328.00 tn=0.12 tn/m26 x 464 m2

ANLISIS ESTTICO

2.2 Clculo de la cortante basal.FACTOR DE ZONA =Z =0.4FACTOR DE USO =U =1FACTOR DE AMPLIFICACION =C =2.5FACTOR DE SUELO =S =1.4(Flexible)COEFICIENTE DE REDUCCION =R =8Aporticado Regular7Dual Para el calculo del factor de amplificacin ssmica se har lo siguiente:

T = h/CTT=0.26Tp =0.9CT =3545DualC = 2.5 (Tp/T)C 2.5h=9

C =8.75Como C > 2.5; se considerara el menor valor adoptado por la norma E-0.30 ( C = 2.5 ). Tenemos el siguiente clculo:

V=ZUCS PRV=57400.00kg.V=57.40tn.946.66132

Debiendo considerar para C/R el siguiente valor mnimo:

C/R 0.125 C =0.313R

2.3 Pre dimensionamiento de placas. (Comparacin)Vbasal vs VresistenteVbasal 0.53 f'c x Aplaca280 Vbasal 0,85 x 0.53 210 kg/cm2 x Aplaca57400.00 6.528kg/cm2 x Aplaca =0.858792.40cm2 Aplacae =15cmTenemos: Acolum.total=1750.00 cm2Acorte = Aplaca - Acolumnas totalAcorte =8792.401750.00 cm2Acorte =7042.40cm2

Ahora tenemos que la longitud de placas tanto para la direccin "X" como para "Y" ser:Lplaca =7042.4015Lplaca =469.49cm.X =1.878mLplaca =4.69m.Y =2.817mNOTA:Las placas pueden hacerse como mnimo de 10cm de espesor; pero generalmente se consideran de 15cm de espesor en el caso de ser un edificio de pocos niveles, y de 20cm, 25cm, 30cm, conforme aumentemos el numero de niveles o disminuyamossu densidad.2.4 Distribucin de las fuerzas ssmicas en altura.

Fi =Pi hi( V - Fa)Pi hi

Donde:Fi =Fuerza horizontal estatica equivalente por sismo en el nivel "i"Pi =Peso del nivel "i"hi =Altura del nivel "i" con relacin al nivel de terreno.V =Fuerza cortante en la base de la estructura.Fa =Fuerza horizontal en la azotea

NIVELPi ( tn )hi ( m )Pi*hi (tn-m)FiVi354.6710.00546.6727.3327.33254.677.00382.6719.1346.47154.674.00218.6710.9357.40 =164.00-1148.0057.40- El valor de "Fa" no se considerara; ya que segn la norma E-0.30, para que se considere "Fa" el valor de "T" debe ser mayor a 0.7 ( T > 0.7 ), pero en el calculo anterior T = 0.50, donde T < 0.7

DESPLAZAMIENTOS DE LA ESTRUCTURAR =7EJE 55.25

Direccin X-X( = d*0.75*R)MximoPisod (absoluto) (absoluto) (relativo)=/hPermitidoVerificacin10.542.83502.83500.00710.0070ERROR20.894.67251.83750.00610.0070OK31.256.56251.89000.00630.0070OK

R =7EJE A

Direccin Y-Y( = d*0.75*R)MximoPisod (absoluto) (absoluto) (relativo)=/hPermitidoVerificacin10.261.36501.36500.00340.0070OK20.472.46751.10250.00370.0070OK30.653.41250.94500.00320.0070OK40.854.46251.05000.00350.0070OK515.25000.78750.00260.0070OK61.216.35251.10250.00370.0070OK7210.50004.14750.02070.0070ERROR

ANLISIS DINMICO

Sa =(ZUCS/R) gZUS/R =0.070Nota: La gravedad se incluir en el Sap 2000Perodo Fundamental de la Estructura0.1X#PISOSESTE ES EL ORDEN DEL PERIODO

PSEUDOACELERACIONES ESPECTRALESGRFICO DE PSEUDOACELERACIONES ESPECTRALES

TSaC0.010.17502.50000.020.17502.50000.030.17502.50000.040.17502.50000.050.17502.50000.060.17502.50000.070.17502.50000.080.17502.50000.090.17502.50000.10.17502.50000.20.17502.50000.30.17502.50000.40.17502.50000.50.17502.50000.60.17502.50000.70.17502.50000.80.17502.50000.90.17502.500010.15752.250020.07881.125030.05250.750040.03940.562550.03150.450060.02630.375070.02250.321480.01970.281390.01750.2500100.01580.2250

DESPLAZAMIENTOS DE LA ESTRUCTURA

R =7

Direccin X-X( = d*0.75*R)MximoPisod (absoluto) (absoluto) (relativo)=/hPermitidoVerificacin10.311.62751.62750.00280.0070OK20.743.88502.25750.00750.0070ERROR31.226.40502.52000.00840.0070ERROR

R =7

Direccin Y-Y( = d*0.75*R)MximoPisod (absoluto) (absoluto) (relativo)=/hPermitidoVerificacin10.190.99750.99750.00250.0070OK20.472.46751.47000.00490.0070OK30.84.20001.73250.00580.0070OK

PLATEA DE CIMENTACINPLATEA DE CIMENTACION a).- Idealizacion para el Analisis estructural

Ly (m)20.20

L x (m) =25.00

b).- DatosCapacidad de terrenost =1.00kg/cm21.7m

Caracteristicas del Acero:Es =2,100,000.00fy =4,200.00

Caractersticas del Concreto:f'c =210.00kg/cm2Ec =217370.651192842

c).- Calculo del Centroide de platea de cimentacion kg/(m2)

Lx (m) =25.00Ly (m) =20.20columnab

Ubicacin de cargas y dimensiones de columnast

COLUMNADIMENSIONES COLUMNASCARGAb (cm)t (cm)(Tn)C155.0090.00232.94125%C250.00150.00272.52684%C345.0055.0086.46563%

Peso Total de la Estructura (Sap 2000)S =920.003582Ton

d).- Calculo del Area necesaria (m2)Lx (m) =25.00Ly (m) =18.00Dimensines de la PlateaS P (ton) =3582.00Area (m2) =S P(ton) * Z% /st = 411.93z% =0.15Area Disponible (m2) =420.00relacion = area Necesaria / area disponible =0.98 Area necesaria / Area disponible > 0.75 se recomineda usar platea de Cimentacion

e).- Coefciene de Balastro (k) kg/(m2)Ks= k afectado = f x k

c-1 )Tabla de valores del coeficiente de balastro KT I P O D E T E R R E N OK (Tn/m3)Turba ligera y terreno pantanoso500 - 1,000Turba pesada y terreno pantanoso1,000 - 1,500Arena fina de playa1,000 - 1,500Rellenos de limo, arena y grava1,000 - 2,000Arcilla mojada2,000 - 3,000Arcilla humeda4,000 - 5,000Arcilla seca6,000 - 8,000Arcilla seca endurecida10,000Limo compactado con arena y pocas piedras8,000 - 10,000Limo compactado con arena y muchas piedras10,000 - 12,000Grava menuda con mucha arena fina 8,000 - 10,000Grava media con arena fina 10,000 - 12,000Grava media con arena gruesa 12,000 - 15,000Grava gruesa con arena gruesa15,000 - 20,000Grava gruesa con poca arena 15,000 - 20,000Grava gruesa con poca arena muy compactada20,000 - 25,000

k (tob/m3) =5000Tn/m3 (coeficiente de balasto, ver tabla adjuntac-2) El tipo de suelo (granular) y/o Arcilloso (2)se recomiendarealizar el estudio de suelo[ 1 ]Suelo Granular = k * ((B +1)/(2B))^2correspondiente)[ 2 ]Suelo Arcilloso = k * ((N + 0.05)/(1.5 XN))^2

TipoA disear [1] o [2]:2

f).- Predimensionamiento del peralte de platea de cimentacion kg/(m2)

V actuc =232.94Ton232.94tonV con = 0.53*raiz(f'c)*bo*d bo = 4*d+2*b+2*ttCOLUMNAb

b =0.55m (la menor dimension de las columna que tenga, el V planteado)t =0.90m

d = (-(b+t)+-raiz((b+t)*(b+t)+7.54717*V/raiz(f'c)))/4 d min = (-(b+t)+-raiz((b+t)*(b+t)+7.54717*V/raiz(f'c)))/4 =58.07cmSe adopta H =70.00d = h - recub -d - destr/2 =60.53cmSe Adopta d =60.5cm

bo =532cmVconcreto =247.20Tn> V actuat BIEN !

COEFICIENTES DE BALASTO PARA EL CLCULO DE LA CIMENTACIN

Suelo ExistenteRelleno

RIGIDEZ DE RESOTE:K*XRIGIDEZ DE RESOTE:K*X

Ko =6000Ton/m3Ko =35000Ton/m3

ANGULO DE FRICCIN INTERNA()=30ANGULO DE FRICCIN INTERNA()=30

X =Ko * Area Trubutaria*SEN(1-&)X =Ko * Area Trubutaria*SEN(1-&)Y =Ko * Area Trubutaria*SEN(1-&)Y =Ko * Area Trubutaria*SEN(1-&)Z =Ko * Area TrubutariaZ =Ko * Area Trubutaria

rea tributaria por Puntos de Resortes:rea tributaria por Puntos de Resortes:

Se colocaran 3 resortes por cada juntaSe colocaran 3 resortes por cada junta

PLATEAX =3982Ton/m2COLUMNASX =23227Ton/m2Y =3982Ton/m2Y =23227Ton/m2Z =6000Ton/m2Z =35000Ton/m2

2 resortes X y Z

3 resortes X,Y,Z

S/C de Piso:350Kg/m2

Peso Espcf. De Relleno:1160Kg/m3Asentamiento diferencial

Prof. Desplante:1.7m =/L

Prof. de relleno:1.00mDistorcin angular donde se espera fallas en una estructura convencional

DETALLECARGA (Ton/m2) =1/1500.0066666667S/C DE PISO0.35S/C DE RELLENO1.16

DISEO ESTRUCTURAL

DISEO ESTRUCTURAL

VIGAS

B =40cm210Asmin =(0.70 x Fc^0.5 x b x d)/FyT=70cm4200

REA DE ACERO LONGITUDINAL

SAPAs Requerido Sup. (cm2)=8.64.711As Requerido Inf. (cm2)=7.957

REFUERZO SUP.# de Barras de:#53.952.355.505/8# de Barras de:#62.781.663.883/4# de Barras de:#72.041.212.847/8# de Barras de:#81.550.982.161# de Barras de:#91.330.731.711 1/8

Asmin =6.04cm2

Acero Long Sup.=33/4"21" 41" + 11/4"13.03233.289713.0323

Acero Long Inf.=33/4"21"33/4"5.677410.19365.6774

Longitud x tipo de Barra (m):131

Chekeo de Ancho Mnimo de Viga

Bmn =0.21975mOK

REA DE ACERO TRANSVERSAL

SAPAs Sap Transversal (cm2/cm)=0.0330.0330.0330.0330.033cm2/cm

3/8"#30.710.710.710.710.71cm2S =21.506121.506121.506121.506121.5061cmAcero Transv.=13/8"@.1013/8"@.1513/8"@.2013/8"@.2513/8"@.25

COLUMNA


B =1.75mT=0.7m


SAPAs Requerido Sup. (cm2)=122As Requerido Inf. (cm2)=

REFUERZO SUP.# de Barras de:2.838742.980.000.003/4# de Barras de:3.87131.520.000.007/8# de Barras de:5.096823.940.000.001# de Barras de:6.451618.910.000.001 1/8# de Barras de:8.193514.890.000.001 1/4

Acero Long Sup.=21" + 13/4"21/2" + 13/8"21" + 13/4"000

Acero Long Inf.=23/4"21"23/4"000

Longitud x tipo de Barra (m):131

Chekeo de Ancho Mnimo de Viga

Bmn =0.1308mOK

REA DE ACERO TRANSVERSAL

SAPAs Sap Transversal (cm2/cm)=0.058cm2/cm

3/8"01.290.710.710.710.71cm2S =22.2414ERROR:#DIV/0!ERROR:#DIV/0!ERROR:#DIV/0!ERROR:#DIV/0!cmAcero Transv.=13/8"@.1013/8"@.1513/8"@.2013/8"@.2513/8"@.25

PLACA

ACERO HORIZONTALAs=0.2247cm2/cm0.0110.28As=22.47cm2/m

Barra n 03Ab =0.71cm2Barra n 04Ab =1.29cm2Barra n 06Ab =2.84cm3EspaciamientoS = Ab*b/As3.1598utilizar 1 Barra de 3/8 @ 0.225 mS = Ab*b/As12.6333utilizar 1 Barra de 1/2 @ 0.40 m

Acero Minimo0.0025*b*hAmin =6.25

entoncesS = Ab*b/As11.3600utilizar 1 Barra de 3/8 @ 0.225 m

ACERO VERTICALAs=0.025cm2/cmAs=2.5cm2/m

Barra n 03Ab =0.71cm2Barra n 04Ab =1.29cm2MAXIMOAb =2cm2EspaciamientoS = Ab*b/As28.4000utilizar 1 Barra de 3/8 @ 0.07 mS = Ab*b/As51.6000utilizar 1 Barra de 1/2 @ 0.125 mOK80.0000



LOSAS MACIZAS EN DOS DIRECCIONESACERO HORIZONTALAs=0.039cm2/cm0.0110.28As=3.9cm2/m

Barra n 03Ab =0.71cm2Barra n 04Ab =1.29cm2EspaciamientoS = Ab*b/As18.2051utilizar 1 Barra de 3/8 @ 0.225 mS = Ab*b/As33.0769utilizar 1 Barra de 1/2 @ 0.40 m



ACERO VERTICALAs=0.05cm2/cmAs=5cm2/m

Barra n 03Ab =0.71cm2Barra n 04Ab =1.29cm3INTERMEDIOEspaciamientoS = Ab*b/As14.2000utilizar 1 Barra de 3/8 @ 0.07 mS = Ab*b/As25.8000utilizar 1 Barra de 1/2 @ 0.25 mOK



PLATEA DE CIMENTACIN

ACERO HORIZONTALAs=0.3685cm2/cm0.0110.28As=36.85cm2/m

Barra n 03Ab =0.71cm2Barra n 04Ab =1.29cm2Barra n 08Ab =5.10cm21"EspaciamientoS = Ab*b/As1.9267utilizar 1 Barra de 3/8 @ 0.225 mS = Ab*b/As13.8312utilizar 1 Barra de 1/2 @ 0.40 m



ACERO VERTICALAs=0.275cm2/cmAs=27.5cm2/m

Barra n 03Ab =0.71cm2Barra n 04Ab =1.29cm2INTERMEDIOEspaciamientoS = Ab*b/As2.5818utilizar 1 Barra de 3/8 @ 0.07 mS = Ab*b/As4.6909utilizar 1 Barra de 1/2 @ 0.25 mOK


entoncesS = Ab*b/As5.6349utilizar 1 Barra de 3/8 @ 0.225 mOTROSLOSAS MACIZAS

Las Deflexiones debern ser menores a :L/480

VIGAS:Deflexiones mximaL/360

Asmin =(0.70 x Fc^0.5 x b x d)/Fy

MUROS DE CORTE(PLACAS)

Diseo por Flexocompresin

REFUERZOS

ACERO DE REFUERZOSTIPO #AREA (cm2)AREA (m2)DIAMETRO (cm)DIAMETRO (m)TIPO (PULG)DIAMETRO (PULG)#20.32260.000032260.6350.0063501/40.250000#30.70970.000070970.95250.0095253/80.375000#41.290.0001291.270.0127001/20.500000#520.00021.590.0159005/80.625984#62.83870.000283871.910.0191003/40.751969#73.8710.00038712.220.0222007/80.874016#85.09680.000509682.540.02540011.000000#96.45160.000645162.870.0287001 1/81.129921#108.19350.000819353.230.0323001 1/41.271654#1110.06450.001006453.580.0358001 2/51.409449#1414.51610.001451614.30.0430001 2/31.692913#1825.80640.002580645.730.0573002 1/42.255906

5.95

3CM21.1250000002.3255813953

edificio de 3 niveles

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