PREDIMENSIONAMIENTO DE ELEMENTOS ESTRUCTURALES

UNIVERSIDAD PRIVADA DE TACNAFACULTAD DE ARQUITECTURA Y URBANISMO

DOCENTE: ING. JORGE BERRIOS MANZUR

TEMA: PRE-DIMENSIONAMIENTO DE ELEMENTOS ESTRUCTURALES

ALUMNA: NEDY MAMANI VILCA

CURSO: TALLER DE DISEÑO VI

Es el procedimiento previo al cálculo de dimensionado que es necesario llevar a cabo en estructuras hiperestáticas antes de poder calcular con precisión los esfuerzos sobre las mismas.

PREDIMENSIONAMIENTO

En el pre-dimensionamiento intervienen una serie de aspectos que involucran el criterio a considerar, por lo cual se tiene que tener en cuenta que estos parámetros pueden variar dependiendo de aspectos como la calidad de material, mano de obra calificada, etc.

PREDIMENSIONAMIENTOS DE LOS SIGUIENTES ELEMENTOS ESTRUCTURALES:

Su estudio es la base para realizar el diseño de los otros tipos de cimientos. Mencionamos algunos aspectos importantes, referentes al pre-dimensionado y diseño de zapatas aisladas. Se tiene que calcular las dimensiones en planta (AxB), el peralte (H) y el acero(Asx y Asy)

ZAPATAS AISLADAS:

PLANTA Y ELEVACION DE ZAPATA AISLADA

Pre-dimensionado.-De n = Pz / P,P + Pz = q neto x A, yPz =γc * A * B * H,

Siendo:-γc= Peso volumétrico del concreto armado. A, B, H = dimensiones en planta y elevación de la zapata.-q neto = esfuerzo neto Se obtiene

ZAPATAS AISLADAS:

Con el peso volumétrico del concreto de 2,4 t/m3 y H= 0,60 m, se obtiene lo siguiente:

La tabulación y representación de la Ec.(ZA-1), se encuentra en la Tabla ZA-01 y figura ZA-01 del Anexo, para diversos valores de peralte de zapata.

Dimensiones en planta.- Se necesita la capacidad portante y elesfuerzo neto (lo que queda de la capacidad portante, para la superestructura).

g = peso volumétrico del suelo.sobrecarga de piso = 500 kg/m2

El peralte.-

Se calcula procurando que la zapata no falle por:

• Longitud de Anclaje• Punzonamiento• Cortante por flexión

Longitud de anclaje.-

Se espera que el espesor del concreto sea tal, que la varilla de la columna pueda desarrollar los esfuerzos en el concreto: La longitud de desarrollo a compresión (ld), esta dada por: 

Peralte por punzonamiento.-

Se calcula al resolver la ecuación siguiente, y despejar el peralte “d”:

v (actuante) = v (resistente por punzonamiento)

ß =

COLUMNA DE MADERA

Las columnas de madera pueden ser de varios tipos: maciza, ensamblada, compuesta y laminadas unidas con pegamento. De este tipo de columnas la maciza es la más empleada, las demás son formadas por varios elementos.

MÉTODO PARA PREDIMENSIONAR COLUMNA DE MADERA

La ecuación de análisis se realiza según los esfuerzos y se expresa de forma simple tal como lo indica la Ecuación 3 (Parker y Ambrose, 1995).

COLUMNA

El diseño de las columnas de acero se basa en la desigualdad de la ecuación del diseño por estados límites. La esencia de la ecuación es que la suma de los efectos de las cargas divididas entre la resistencia minorada debe ser menor o igual a la unidad. (Segui, 2000).

COLUMNA DE ACERO

MÉTODO PARA PREDIMENSIONAR LA COLUMNA DE ACERO

Para perfiles que no se encuentren en las tablas de cargas para columnas debe usarse un procedimiento de tanteos. El procedimiento general es suponer un perfil y luego calcular su resistencia de diseño. Si la resistencia es muy pequeña (insegura) o demasiado grande (antieconómica), deberá hacerse otro tanteo. Un enfoque sistemático para hacer la selección de tanteo es como sigue:

− Seleccione un perfil de tanteo. − Calcule Fcr y øcPn para el perfil de tanteo. − Revíselo con la fórmula de interacción, si la resistencia de diseño es muy cercana al valor requerido puede ensayarse el siguiente tamaño tabulado. De otra manera, repita todo el procedimiento. (Segui, 2000)

Las columnas de concreto armado pueden ser de tres tipos que son:

− Elemento reforzados con barras longitudinales y zunchos (véase Figura 6.a), − elementos reforzados con barras longitudinales y estribos (véase Figura 6.b), − elementos reforzados con tubos de acero estructural, con o sin barras longitudinales, además de diferentes tipos de refuerzo transversal (véase Figura 6.c).

Para las columnas de concreto armado, la cuantía de acero 4 oscila entre 1 y 8% con un mínimo de 4 barras longitudinales (Nilson y Winter, 1994).

COLUMNA DE CONCRETO ARMADO

MÉTODO PARA PREDIMENSIONAR COLUMNAS DE CONCRETO ARMADO

Este método es más preciso y está basado en la carga axial y el momento flector conocido, valores que son los necesarios para diseñar una columna.

Conocido Pu Existen una gran variedad de fórmulas para predimensionar columnas con Pu conocido, solo se presenta dos tipos.

Método sugerido por Arnal y Epelboim:

El área de concreto armado puede estimarse por la fórmula (Arnal, y Epelboim, 1985)

a) Igualdad de cuantía:

En este caso :α= 8 sustituyendo en ecuación

VIGAS DE CIMENTACION

dα = 8: Peralte para una viga simplemente apoyadadα= 16: Peralte para una viga continua con la misma luz y carga de la viga simplemente apoyada.

 ∴ b = B ; hs = 1.4 h 20

Considerando cierta restricción en los extremos de la viga de un tramo se usará:α= 10 de la ecuación

Predimensionamiento de vigas correspondiente de losasreforzadas en dos direcciones

Para vigas que corresponden alosas reforzadas en dos sentidos:

donde:b = ancho de la vigah = peralte de la vigaA = dimensión menor de la losaB = dimensión mayor de la losaαyβ= coeficientes de la tabla B.1

Este procedimiento se basa en el análisis de cargas de gravedad, sin embargo puede utilizarse en edificios de C.A. de mediana altura (unos ocho pisos aproximadamente si la edificación está en zona de alto riesgo sísmico)

TABLA B -1

Predimensionamiento de vigas secundarias

CRITERIO 1:

Dimensionar como una viga corta correspondiente a una losa reforzada en dos direcciones

CRITERIO 2:

LOSA ALIGERADA ARMADADaremos algunos criterios de carácter general para elegir entre losas macizas, nervuradas y de viguetas paralelas, en todos los casos armadas en una ó dos direcciones. a) Macizas Para losas macizas con cargas totales q entre 600 y 1000 Kg/m² los espesores pueden tomarse según su condición de apoyo de acuerdo a lo siguiente:

a) Las losas macizas:

En edificios se utilizan hasta espesores de unos 15 cm ya que en losas más gruesas influye mucho el peso propio y conviene la nervurada.

b) Nervuradas:

Se establece su espesor con el mismo criterio que para las macizas pero se lo aumenta un 30%. En general no se justifican para luces iguales o menores que 3,50 m y su campo de aplicación se extiende hasta los 7,00 m de luz, en este caso se arman en dos direcciones.

El espesor más común es el de 25 cm, si se tienen paños rectangulares de 3,50x6,00 m puede armarse la viga según la luz menor dentro del espesor de la losa.

En estos casos la viga resulta muy flexible y puede tener flechas importantes con cargas de larga duración, lo que resulta muy perjudicial si soportan tabiquería

c) Viguetas paralelas:

Está formada por una losa maciza delgada apoyada sobre vigas separadas entre sí de 1,50 a 2,00 m.

La altura de las viguetas puede tomarse como la luz sobre 20. Cubren un rango de luces comprendido entre los 8,00 y los 20,00 metros, en éste último caso armadas en dos direcciones, dentro de su campo de aplicación tienen menor peso que las losas nervuradas

PREDIMENSIONAMIENTO DE LOSAS ALIGERADAS ARMADAS EN UNA DIRECCIÓN.

Para el cálculo del espesor de las losas aligeradas armadas en una dirección se empleó, para una luz libre de 4.20 m, el siguiente criterio:

- Espesor = Luz Libre / 25 = 420 / 25 = 17 cm

Se decidió emplear una losa aligerada de 20 cm de espesor, que es la solución convencional para luces de hasta 5 m.

PREDIMENSIONAMIENTO DE LOSAS ALIGERADAS ARMADAS EN DOS DIRECCIONES.

Para el cálculo del espesor de las losas aligeradas armadas en dos direcciones se empleó, para un paño cuadrado de 8.70 m de lado, el siguiente criterio (Referencia 5):

- Espesor = Luz Libre / 40= 870 / 40 = 22 cm. - Espesor = Perímetro / 180= (4x870) /180 = 20 cm.

Se decidió emplear una losa aligerada de 25 cm de espesor.