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7/30/2019 tesis alvitres - enciso.pdf

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UNIVERSIDAD PRIVADA ANTENOR ORREGO

FACULTAD DE INGENIERA

ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERA CIVIL

TEMA DE TESIS EN EL AREA DE ESTRUCTURAS

"ELABORACIN DEL PROYECTO DE UNA VIVIENDA MULTIFAMILIAR

DE SIETE NIVELES, EN EL SECTOR LA ENCALADA DISTRITO VICTOR

LARCOTRUJILLO.

PARA OPTAR EL TITULO DE INGENIERO CIVIL

AUTORES:

BACH.: ALVITRES FERNNDEZ, RUBN VIRGILIO

BACH.: ENCISO TOMASTO, EDGAR EFRAN

ASESOR:

ING. JUAN MANUEL URTEAGA GARCA

CONSULTOR:

PH.D. GENNER VILLARREAL CASTRO

TRUJILLOPERU

2011


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NDICE GENERAL

RESUMEN DE TESIS 10

CAPITULO I INTRODUCCIN 111.1.- OBJETIVOS 11Objetivos Generales

Objetivos Especficos

1.2.- CARACTERSTICAS LOCALES 12

CAPITULO II - MARCO TERICO 13

CAPITULO II.1 ARQUITECTURA 14

2.1.1.- CONSIDERACIONES GENERALES 14

2.1.2.- CONCEPTUALIZACION DEL PROYECTO 14

2.1.3.- PLANTEAMIENTO ARQUITECTNICO 14

2.1.4.- ZONIFICACIN Y FUNCIONAMIENTO 15

2.1.5.- CRITERIOS NORMATIVOS 15

CAPITULO II.2 - ANLISIS ESTRUCTURAL 23

2.2.1.- ESTRUCTURACIN Y METRADO DE CARGAS 23

A.- GENERALIDADES 23

A.1.- SIMPLICIDAD Y SIMETRA 23

A.2.- RESISTENCIA Y DUCTILIDAD 23

A.3.- HIPERESTATICIDAD Y MONOLITISMO 24

A.4.- UNIFORMIDAD Y CONTINUIDAD DE LA ESTRUCTURA 24

A.5.- RIGIDEZ LATERAL 24

A.6.- ELEMENTOS NO ESTRUCTURALES 24

A.7.- ESTRUCTURA O CIMENTACIN 24

A.8.- EL DISEO EN CONCRETO ARMADO 25

B.- ESTRUCTURACIN 25

B.1.- ESTRUCTURACIN POR CARGA VERTICAL 26

B.2.- ESTRUCTURACIN POR CARGA SSMICA 26

B.3.- CIMENTACIONES 27


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B.4.- PREDIMENSIONAMIENTO DE ELEMENTOS ESTRUCTURALES 28

C.- METRADO DE CARGAS VERTICALES 33

C.1.- TIPOS DE CARGAS 33

C.2.- NORMAS DE CARGA 34

2.2.2.- ANLISIS ESTRUCTURAL 36

A.- ANLISIS POR CARGAS VERTICALES 36

B.- ANLISIS POR SISMO 36

B.1- ANLISIS ESTRUCTURAL POR CARGA DE SISMO 37

B.1.1.-PROCESO DE CLCULO SEGN LA NORMA DE DISEO

SISMORRESISTENTE 37

A.- ACELERACIN ESPECTRAL (Sa) 37

1.- FACTOR DE ZONA (Z) 37

2.- FACTOR DE USO (U) 38

3.- FACTOR DE SUELO (S) 38

4.- FACTOR DE AMPLIFICACIN SSMICA (C) 39

5.- PERIODO FUNDAMENTAL DE VIBRACIN 39

DE LA ESTRUCTURA (T) 39

6.- COEFICIENTE DE REDUCCIN (Rd) 39

CAPITULO II.3. - DISEO ESTRUCTURAL 41

2.3.1.- DISEO DE ELEMENTOS ESTRUCTURALES 41

A.- DISEO DE LOSAS ALIGERADAS 41

A.1.- GENERALIDADES 41

A.2.- CARGAS UNITARIAS PARA LOSAS ALIGERADAS 41

B.- DISEO DE VIGAS 43

B.1.- CARGAS DE DISEO 43

B.2.- REDISTRIBUCIN DE MOMENTOS 43

B.3.- DISEO POR FLEXIN 45

B.4.- DISEO POR CORTANTE 45

B.5.- VIGA DOBLEMENTE REFORZADA 50

C.-DISEO DE COLUMNAS 53

C.1.- GENERALIDADES 53


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4

C.2.- CARGAS DE DISEO 54

C.3.- DISEO CON FLEXIN UNIAXIAL Y BIAXIAL 54

C.4.- DISEO POR CORTANTE 56

D.- DISEO (MUROS DE CONTENCIN) 59

D.1.- GENERALIDADES 59

D.2.- Estabilidad de un muro de contencin 61

D.3.- Dimensionamiento de un muro bsico 62

D.4.- Muro en voladizo 62

D.5.- Clculo de presiones laterales considerando estratos o

rellenos de materiales diferentes 63

E.- DISEO (MUROS ESTRUCTURALES) 64

E.1.- Muros Estructurales de Concreto Armado 64

E.2.- Comprensin y flexo comprensin en muros de

Concreto Armado 65

E.3.- Requerimiento del cdigo ACI para resistencia ssmica

de muros estructurales 68

F.-DISEO DE CIMENTACIN 70

F.1.- CONSIDERACIONES GENERALES 70

F.2.- COMO ESCOGER LA CIMENTACIN MS ADECUADA 71

F.3.- LOSA DE CIMENTACIN 71

F.3.1.- CRITERIOS NORMATIVOS (ACI318) 71

F.3.2.- CRITERIOS NORMATIVOS (RNE) 72

F.3.3.- OTROS 73

F.3.3.1.- DR. JORGE ALVA HURTADO 73

F.3.3.2.- ING. ROBERTO MORALES MORALES 74

F.3.3.3.-PLATEAS DE CIMENTACIN (ING. EDUARDO GAMIO). 75

A.- INTRODUCCIN 75

B.- EVALUACIN DE COEFICIENTE DE BALASTO 75

C.- PLATEAS DE CIMENTACIN RGIDA 75

D.- MTODO RGIDO CONVENCIONAL 76

F.3.3.4.- TIPOS COMUNES DE LOSAS DE CIMENTACIN 78

F.3.3.5.- RECOMENDACIN


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5

(ESTUDIO DE MECNICA DE SUELOS) 79

G.- ELEMENTOS ESTRUCTURALES COMPLEMENTARIOS 80

G.1.- DISEO DE ESCALERA 80

G.1.1.- CARGAS DE DISEO 80

G.1.2.- COEFICIENTES PARA CALCULAR LOS

MOMENTOS ACTUANTES 80

G.1.3.- CLCULO DEL MOMENTO RESISTENTE 81

G.1.4.- DISEO DE ACERO 81

G.2.- DISEO DE CISTERNA 82

G.3.-DISEO DE TANQUE ELEVADO 83

H.- JUNTAS DE SEPARACIN SSMICA 83

CAPITULO II.4 - INSTALACIONES SANITARIAS 84

2.4.1.- GENERALIDADES 84

2.4.2.- PARTES DE UN SISTEMA DE INSTALACIN SANITARIA INTERIOR 842.4.3.- SISTEMAS DE ABASTECIMIENTO DE AGUA 85

2.4.4.- REDES INTERIORES DE AGUA 86

2.4.5.- SISTEMA DE DESAGE 89

CAPITULO II.5 - INSTALACIONES ELCTRICAS 101

2.5.1.- GENERALIDADES 101

2.5.2.- DEFINICIONES PREVIAS 101

2.5.3.- ALUMBRADO ELCTRICO PARA EDIFICIOS 101

2.5.4.- PARTES COMPONENTES DE UN PROYECTO 102

2.5.5.- ALUMBRADO GENERAL 103

2.5.6.- CIRCUITOS DE FUERZA 109

A.- DISEO GEOMTRICO 109

B.- DISEO ELCTRICO 109

B.1.- CLCULO DE LA POTENCIA INSTALADA

Y LA DEMANDA MXIMA 109


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6

1.-POTENCIA INSTALADA 109

2.-DEMANDA MXIMA 109

B.2.- DISEO DEL CONDUCTOR 110

1.- INTENSIDAD DE CORRIENTE: (Ic) 110

2.- CLCULO DE LA INTENSIDAD DE DISEO: (Id) 110

3.- CLCULO DEL CALIBRE DEL CONDUCTOR 110

B-3.- CHEQUEO POR CADA DE TENSIN 111

B.4.- DETERMINACIN DEL DIMETRO DE LA

TUBERA DE CONDUCCIN 112

2.5.7.- CRITERIOS NORMATIVOS 113

CAPITULO III INFORME DE ESTUDIO

DE MECNICA DE SUELOS 115

CAPITULO IV RESULTADOS 123

CAPITULO 4.1 ARQUITECTURA 124

CAPITULO 4.2 - ANLISIS ESTRUCTURAL 126

A.- DATOS GENERALES PARA PREDIMENSIONAMIENTO 126

B.- METRADO DE PESO TOTAL DE LA ESTRUCTURA 130

C.- METRADO DE CARGAS VIGAS 132

D.- CORTANTE BASAL 133

E.- MASA ROTACIONAL Y TRASLACIONAL DE LA ESTRUCTURA 134

F.- CENTRO DE MASA Y EXCENTRICIDAD ACCIDENTAL 135

G.- ANLISIS DINMICO PARA CADA DIRECCIN 135

H.- DESARROLLO DEL MODELO: (MTODO DE ELEMENTOS FINITOS) 137

A.- ANLISIS SSMICO 137

1.- CREACIN DEL MODELO EN EL SAP 2000 137

1.1.- EDICIN DEL MODELO 138

1.2.- EDICIN DE LOS APOYOS 138

1.3.- DEFINICIN DE LA SECCIN TRANSVERSAL DE LOS ELEMENTOS 138

1.4.- PROPIEDADES DE LOS MATERIALES 138


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7

1.5.- ASIGNACIN DE CARGAS 138

1.6.- DEFINICIN DEL ESPECTRO DE RESPUESTA 138

1.7.- COMBINACIN DE LAS CARGAS VIVAS, MUERTAS Y DE SISMO 139

I.- VERIFICACIN DE TOLERANCIAS 146

J.- MODELO ESTRUCTURAL 147

K.- RESULTADOS DE FUERZAS INTERNAS 148

L.- ANLISIS MODAL 151

CAPITULO 4.3. DISEO ESTRUCTURAL 154

4.3.1.- RESULTADOS LOSA DE CIMENTACIN 154

4.3.1.1.- MTODO RGIDO CONVENCIONAL 154

4.3.1.2.- MTODO DE ELEMENTOS FINITOS 169

4.3.2- RESULTADOS (COLUMNAS) 177

4.3.2.1.- COLUMNA (C-4) SEMISTANO 177

4.3.2.2.- COLUMNA C4 BIAXIAL (MTODO DE BRESLER) 181

4.3.2.3.- DISEO REFUERZO TRANSVERSAL-COLUMNA C-4

(SEMISTANO - AZOTEA) 183

4.3.3.- RESULTADOS VIGAS 187

4.3.3.1.- VIGA SIMPLEMENTE REFORZADA (VSR) 187

4.3.3.2.- VIGA DOBLEMENTE REFORZADA (VDR) 189

CLCULO DE DEFLEXIN DE VIGA 192

4.3.3.3.- REFUERZO TRANSVERSAL (ESTRIBOS) 194

4.3.4.-RESULTADOS MUROS ESTRUCTURALES (PLACAS) 1984.3.4.1.- PLACA (PL-4) 198

4.3.4.2.- PLACA (PL-4) INTERACCIN SEMISTANO 202

4.3.4.3.- DISEO REFUERZO TRANSVERSAL -PLACA (PL-4) 204

4.3.5.- RESULTADOS MUROS DE CONTENCIN

4.3.6.- RESULTADOS DE LOSA ALIGERADA EN UNA DIRECCIN 215

4.3.6.1 DISEO DE LOSA ALIGERADA EN UNA DIRECCIN


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8

(MTODO COEFICIENTES ACI) 215

4.3.6.2.- DISEO DE LOSA ALIGERADA EN UNA DIRECCIN

CON EL PROGRAMA (SAP) 217

CLCULO DE DEFLEXIN DE LA LOSA ALIGERADA DE SECCIN T 219

4.3.7 RESULTADOS ELEMENTOS ESTRUCTURALES

(COMPLEMENTARIOS) 223

4.3.7.1.- ESCALERAS 223

4.3.7.2.- CISTERNA 227

4.3.7.3.- TANQUE ELEVADO 232

CAPITULO 4.4. - INSTALACIONES SANITARIAS 2404.4.1.- DATOS GENERALES 240

4.4.2.- SISTEMA INDIRECTO DE SUMINISTRO DE AGUA 241

4.4.3.- POTENCIA DE LAS BOMBAS DE INCENDIO 246

4.4.4.- CAPACIDAD DEL CALENTADOR 247

4.4.5.- UNIDADES DE GASTO POR NIVELES 248

4.4.6.- CLCULO DE LOS ALIMENTADORES DEL SISTEMA DE AGUA FRIA

(DE ARRIBA HACIA ABAJO) 250

4.4.7.- CLCULO DE LOS ALIMENTADORES DEL SISTEMA DE AGUA CALIENTE

(DE ARRIBA HACIA ABAJO) 251

4.4.8.- CLCULO: RED DE DESAGUE 252

CAPITULO 4.5 - INSTALACIONES ELCTRICAS 261

4.5.1.- DATOS GENERALES 261

4.5.2.- CLCULO DE LA CARGA INSTALADA Y MXIMA DEMANDA TOTAL

(SERVICIOS GENERALES) SEMISTANO 261

4.5.3.- CLCULO DE LA CARGA INSTALADA Y MXIMA

DEMANDA TOTAL (DEPARTAMENTOS) 262

4.5.4.- CLCULO DE LAS SECCIONES DEL CONDUCTOR E INTERRUPTORES Y

TUBERA DE PROTECCIN 264

A.- Por Capacidad (I) 264

B.- Por cada de tensin (V) 264


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.DISEO DE SECCIONES DEL CONDUCTOR E INTERRUPTORES

Y TUBERA DE PROTECCIN DE (MEDIDOR-TD) 265

.DISEO DE SECCIONES DEL CONDUCTOR E INTERRUPTORES

Y TUBERA DE PROTECCIN DE (TD-CIRCUITOS) 266

CAPITULO V - PRESUPUESTO Y CRONOGRAMA DE OBRA 270

5.1.- PRESUPUESTO 271

5.2.- CRONOGRAMA DE OBRA 280

CAPITULO VI CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES 286

CAPITULO VII BIBLIOGRAFA 288

ANEXOS 291

ANEXO A:

CONTENIDO DE LA TESIS:

FORMATO ACROBAT (*.pdf)

ANEXO B:

PLANOS DE LA TESIS:

FORMATO ACROBAT (*.pdf)

UBICACIN (01 plano)

ESTRUCTURAS (14 planos)

ARQUITECTURA (04 planos)

INSTALACIONES SANITARIAS (08 planos)

INSTALACIONES ELCTRICAS (04 planos)


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RESUMEN DE TESIS

Este proyecto desarrollado como tema de tesis parte de una arquitectura distribuida, el

cual nos permite explicar el objetivo de esta tesis en el rea de estructuras que tienecomo propsito determinar, el anlisis y diseo estructural, como tambin las

instalaciones sanitarias y elctricas, presupuesto y cronograma de obra, de una Vivienda

Multifamiliar con semistano, de cinco niveles y azotea, que se encuentra ubicado en la

calle Los lamos Mz. D, L-7 en el Sector la Encalada del distrito Vctor Larco - Trujillo.

El terreno sobre el cual se edificar el proyecto tiene un rea total de 157.90m2, Con

permetro de 53.75ml,

Los niveles tpicos abarca un rea de 135.11m2, mientras que la Azotea abarca un rea

119.25 m2, en suma el rea construida es de 929.91m2.

En el semistano se sita el estacionamiento y de este nivel adyacente inferior se sita

el tanque Cisterna y sala de mquina. Del Primer hasta el cuarto nivel, se sitan los

Departamentos Tpicos, Con cuarto de provisin de basura, Escalera principal y

Ascensor. Del Quinto nivel y Azotea, se sita el Departamento Dplex, Con la misma

distribucin tpica.

En cuanto al diseo del edificio, se busc simplicidad en la estructuracin, se procedi a

predimensionar los elementos estructurales siguiendo los criterios planteados en libros

de diseo estructural, Una vez predimensionados los elementos, se procedi a realizar el

metrado de cargas verticales siguiendo los criterios planteados por las Norma Peruanade Carga E.020.

posteriormente se realiz El anlisis ssmico del Edificio que corresponde a un Sistema

Estructural Dual de Concreto Armado, se analiza como un conjunto de prticos unidos

todos mediante un diafragma rgido, desarrollndose con en el programa SAP 2000, Este

programa permite realizar el modelo idealizado de la estructura, a travs de una

interface grfica, y posteriormente el respectivo anlisis tridimensional, realizando las

debidas combinaciones de las diversas solicitaciones de cargas planteadas por la Norma

Peruana Sismorresistente E.030.

Finalmente, se procedi al diseo de todos los elementos estructurales, siguiendo los

criterios planteadas por la Norma Peruana de Estructuras E.060. Los elementos

diseados fueron los siguientes: columnas, vigas, muros de corte (placas) de espesor

0.25m, muros de contencin, escaleras, cisterna, tanque elevado, Los techos se

resolvieron usando losas aligeradas unidireccionales en todos los niveles con peralte de

0.20m. Para la cimentacin, debido a la baja capacidad admisible del terreno 11.20

tn/m2 se opt por una Losa de Cimentacin con espesor de 0.40m y con vigas de

cimentacin de 0.30mx0.80m.


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CAPITULO I - INTRODUCCIN

Debido al crecimiento demogrfico durante los ltimos tiempos, la demanda de

viviendas en el Per, ha sido preocupacin del Estado Peruano y de las Empresas

Privadas, crear infraestructura necesaria para la poblacin, por ende surge la necesidadde elaborar este Proyecto de una Vivienda Multifamiliar de siete Niveles, en el Sector La

Encalada del distrito Vctor Larco Trujillo.

Por lo tanto nuestra tesis estar enfocada a la elaboracin tcnica de ingeniera de

proyectos:

Anlisis y Diseo Estructural, Instalaciones sanitarias y elctricas, Presupuesto y

cronograma de Obra.

La organizacin espacial de los diferentes ambientes se distribuye:

*En el Semistano, se encuentra los ambientes destinados para, Estacionamiento,

Cuarto de Vigilancia, SS.HH, Hall, escalera principal, Ascensor y Rampa de acceso

Vehicular.

* En el Primer hasta el cuarto nivel, se encuentra los ambientes destinados para

Departamento Tpico, Sala Comedor, Cocina Lavandera, Cuarto de Servicio,

SS.HH. de Visita, 02 Dormitorios, 01 SS.HH. comn, 01 Dormitorio Principal con

SS.HH.; Exteriores y Circulacin: Depsito de basura, Escalera principal y Ascensor.

* En el Quinto nivel, se encuentra los ambientes destinados para Departamento

Dplex, Sala Comedor, Cocina, SS.HH. de Visita, 01 Escalera interior hacia la Azotea,

02 Dormitorios, 01 SS.HH. comn, 01 Dormitorio Principal con SS.HH.; Exteriores y

Circulacin: Depsito de basura, Escalera principal y Ascensor.

* En la Azotea, se encuentra los ambientes destinados para complementar el

Departamento Dplex del Quinto Nivel, Sala Estar, Bar, 01 Terraza, 01 SS.HH., 01

Cuarto de Servicio con SS.HH., Lavandera y Tendal; Exteriores y Circulacin: Azotea

Comn, Depsito de basura, Escalera principal y Ascensor.

1.1.-OBJETIVOS:

Objetivos Generales

Realizar la Elaboracin del Proyecto de Estructuras, Instalaciones Elctricas y Sanitarias

de una vivienda multifamiliar de siete niveles, en el sector la encalada distrito Victor

Larco Trujillo.


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Objetivos Especficos

1.-Aplicar en el presente proyecto las metodologas de diseo de ingeniera.

2.-Determinar el anlisis Estructural.

3.- Disear la Estructura

4.-Proyectar las Instalaciones Sanitarias.

5.- Plantear las Instalaciones Elctricas.

6.-Generar Cronograma y Presupuesto de Obra.

1.2.-CARACTERSTICAS LOCALES:

1.2.1.-UBICACIN:

El Proyecto ser construido en el terreno que se encuentra ubicado en la calle

Los lamos Mz. D, L-7 en el Sector la Encalada del distrito Vctor Larco - Trujillo.

-Por el frente limita con la calle los lamos con 8.70 ml.

-Por la derecha entrando limita con el lote N 6 con 18.10ml.

-Por la izquierda entrando limita con el lote N 8 con 18.20ml.

-Por el fondo con terreno de cultivo, con 8.70ml.

1.2.2.-TOPOGRAFA:

La zona en estudio presenta una topografa plana.

1.2.3.-CLIMA:

El clima es templado con escasa presencia de lluvia en cualquier poca del ao, y

con una temperatura promedio de 22C.

1.2.4.-POBLACIN:

Est constituida por la poblacin del sector la Encalada y la Ciudad de Trujillo en

general.


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CAPITULO II - MARCO TERICO


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CAPITULO II.1 - ARQUITECTURA

2.1.1.-CONSIDERACIONES GENERALES:

Con la finalidad de mejorar las condiciones de vida se respetarn el entorno inmediato

conformado por las edificaciones colindantes, en lo referente altura, registro visualsobre otras edificaciones reglamentarias preexistentes, acceso y salida de vehculos,

integrndose a las caractersticas de la zona de manera armnica.

El predio donde se va edificar cuenta con los siguientes parmetros Urbansticos:

a) Zonificacin.

b) Secciones de vas actuales

c) Usos del suelo permitidos.

d) Coeficiente de edificacin.

e) Porcentaje mnimo de rea libre.

f) Altura de edificacin expresada en metros.

g) Retiros.

h) Densidad neta expresada en habitantes por hectrea.

i) Exigencias de estacionamientos para cada uno de los usos permitidos.

2.1.2.-CONCEPTUALIZACIN DEL PROYECTO

El Programa Arquitectnico est diseado con las necesidades que se requieren, as

como la aplicacin de las Normas Tcnicas para Proyectos de Arquitectura y el

Reglamento Nacional de Edificaciones.

El Proyecto arquitectnico est compuesto por diferentes niveles:

Semistano: Estacionamiento.

1 al 4 Nivel: Departamento Tpico.

5 Nivel y Azotea: Departamento Dplex.

2.1.3 PLANTEAMIENTO ARQUITECTNICO

El resultado expresado en trminos del planteamiento general est naturalmente influido

por el dimensionamiento y la topografa del terreno, clima y orientacin.

Est destinado con una solucin que resulte suficientemente satisfactoria para los

habitantes y el personal del Edificio, pblico en general, teniendo en cuenta los siguientes

parmetros:

Funciones o actividades que se desarrollan en cada ambiente.

Circulacin, Altura mnima de ambientes, Iluminacin, ventilacin, Dimensiones de pasos y

contrapasos de escaleras.


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2.1.4 ZONIFICACIN Y FUNCIONAMIENTO.

La organizacin espacial de los diferentes ambientes se distribuye en los siguientes

niveles:

* En el Semistano, se encuentra los ambientes destinados para, Estacionamiento,

Cuarto de Vigilancia, SS.HH, Hall, escalera principal, Ascensor y Rampa de acceso

Vehicular.

* En el Primer hasta el cuarto nivel, se encuentra los ambientes destinados para

Departamento Tpico, Sala Comedor, Cocina Lavandera, Cuarto de Servicio,

SS.HH. de Visita, 02 Dormitorios, 01 SS.HH. comn, 01 Dormitorio Principal con

SS.HH.; Exteriores y Circulacin: Depsito de basura, Escalera principal y Ascensor.

* En el Quinto nivel, se encuentra los ambientes destinados para Departamento

Dplex, Sala Comedor, Cocina, SS.HH. de Visita, 01 Escalera interior hacia la Azotea,

02 Dormitorios, 01 SS.HH. comn, 01 Dormitorio Principal con SS.HH.; Exteriores y

Circulacin: Depsito de basura, Escalera principal y Ascensor.

* En la Azotea, se encuentra los ambientes destinados para complementar el

Departamento Dplex del Quinto Nivel, Sala Estar, Bar, 01 Terraza, 01 SS.HH.

comn, 01 Cuarto de Servicio con SS.HH., Lavandera y Tendal; Exteriores y

Circulacin: Azotea Comn, Depsito de basura, Escalera principal y Ascensor.

2.1.5 CRITERIOS NORMATIVOS

Reglamento Nacional de Edificaciones

NORMA A.010

-Los pozos para iluminacin y ventilacin natural debern cumplir con las siguientes

caractersticas:

Tendrn una dimensin mnima de 2.20 mt. por lado medido entre las caras de los

paramentos que definen el pozo.

-Dimensiones mnimas de los ambientes

Altura mnima de piso terminado a cielo raso de 2.30 mts.

Nuestro Proyecto tiene una altura de 2.425m.

Las vigas y dinteles, tendrn una altura mnima de piso terminado a la cara inferior del

elemento de 2.10 mts.

-Accesos y circulaciones

Interior de las viviendas 0.80 mts.

reas de trabajo interiores en oficinas sin atencin al pblico 0.90 mts.

-Las escaleras


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El nmero y tipo de escaleras de acuerdo con el uso y el nmero de ocupantes ser:

Vivienda multifamiliar hasta cinco pisos, con una ocupacin mxima de 100 personas: 1

escalera de uso general.

Las condiciones que debern cumplir las escaleras son las siguientes:

Comuniquen a todos los niveles, Contarn con un mximo de diecisiete pasos entre

descansos, La presencia de pasamanos no constituye una reduccin del ancho de la

escalera

-Los ascensores

Los ascensores en las edificaciones debern cumplir con las siguientes condiciones:

Son obligatorios en las edificaciones a partir de un nivel de circulacin comn superior a

12.00 mts. sobre el nivel promedio de la vereda de acceso a la edificacin.

Los planos y especificaciones tcnicas de la instalacin de ascensores, debern ser

suscritos por el fabricante o su representante oficial y debern presentarse

conjuntamente con la solicitud de finalizacin de obra.

-Las dimensiones de los vanos para la instalacin de puertas de acceso, comunicacin

y salida.

a) La altura mnima ser de 2.10 mts.

b) Los anchos mnimos de los vanos en que se instalarn puertas sern:

Vivienda ingreso principal 0.90

Vivienda habitaciones 0.80

Vivienda baos 0.70

Acceso a edificios multifamiliares Segn el clculo de evacuacin para casos de

emergencia con un mnimo de 1.20 mt.

-Ductosa) Las dimensiones de los ductos se calcularn a razn de 0.036 mt2 por inodoro de cada

servicio sanitario que ventilan, con un mnimo de 0.24 mt2.

b) Cuando los ductos de ventilacin alojen montantes de agua, desage o electricidad,

debern tener una dimensin mnima de 0.48 mt2.

c) Cuando los techos sean accesibles para personas, los ductos de 0.36 mt2 o ms

debern contar con un sistema de proteccin que evite la cada accidental de una

persona.

Las edificaciones de 5 pisos o menos podrn tener ductos y cuartos de basura.

-Requisitos de iluminacin


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Los ambientes tendrn iluminacin natural directa desde el exterior y sus vanos tendrn

un rea suficiente como para garantizar un nivel de iluminacin de acuerdo con el uso al

que est destinado.

Los ambientes destinados a servicios sanitarios, pasajes de circulacin, depsitos y

almacenamiento o donde se realicen actividades en los que ingresen personas de

manera eventual, podrn iluminar a travs de otros ambientes.

-Estacionamientos

a) Las dimensiones mnimas de un espacio de estacionamiento sern:

Cuando se coloquen:

Tres o ms estacionamientos continuos, Ancho: 2.40 mts. cada uno

Dos estacionamientos continuos Ancho: 2.50 mts. cada uno

Estacionamientos individuales Ancho: 2.70 mts. cada uno

En todos los casos Largo: 5.00 mts.

Altura: 2.10 mts.

Las rampas de acceso a stanos, semi-stanos o pisos superiores, debern tener una

pendiente no mayor a 15%.

NORMA A.020

-Vivienda Multifamiliar

Cuando se trate de dos o ms viviendas en una sola edificacin y donde el terreno es de

propiedad comn.

-Densidad habitacional

El nmero de habitantes de una vivienda, depende del nmero de dormitorios, segn lo

siguiente:

Vivienda Nmero de Habitantes

De un dormitorio 2

De dos dormitorios 3

De tres dormitorios o ms 5

-Condiciones de diseo

Las dimensiones de los ambientes que constituyen la vivienda sern aquellas capaces de

permitir el amoblamiento mnimo requerido para la funcin propuesta, acorde con el

nmero de habitantes de la vivienda. Las dimensiones de los muebles se sustentan en

las caractersticas antropomtricas de las personas que la habitarn.

Los ambientes de aseo podrn prestar servicio desde cualquier ambiente de la vivienda.

La cocina podr prestar servicio desde el Comedor, Estar-Comedor o desde una


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circulacin que la integre a l. La lavandera podr prestar servicio desde la cocina o

desde una circulacin comn a varios ambientes.

Las escaleras y corredores al interior de las viviendas, que se desarrollen entre muros

debern tener un ancho mnimo de 0.90 m.

- Caractersticas de las viviendas

La vivienda debe permitir el desarrollo de las actividades humanas en condiciones de

higiene y salud para sus ocupantes, creando espacios seguros para la familia que la

habita, proponiendo una solucin acorde con el medio ambiente circundante.

Igualmente deber verificarse el estado de las edificaciones colindantes con el fin de

contar con una propuesta que no comprometa la estabilidad y seguridad de las

edificaciones vecinas.

Los montantes verticales de agua fra, caliente, desage o electricidad debern estar

alojadas en ductos uno de cuyos lados debe ser accesible con el fin de permitir su

registro, mantenimiento y reparacin.

Las edificaciones para vivienda estarn provistas de servicios sanitarios, segn lo que se

establece a continuacin:

Viviendas con ms de 25 mt2 contarn, como mnimo, con 1 inodoro, 1 lavatorio, 1

ducha, 1 lavadero.

Las instalaciones elctricas sern de una tensin de 220 voltios y contar con dispositivos

automticos de interrupcin por sobrecarga, y podrn ser empotrados o visibles. En este

ltimo caso debern estar protegidos.

Los medidores de consumo podrn ser monofsicos o trifsicos, y se deber proveer

uno por vivienda.

Las viviendas multifamiliares y conjuntos residenciales debern contar con un enlace

para intercomunicador con el ingreso o portera, y una conexin a informacin por

cable.

Los calentadores de agua a gas debern estar ubicados en lugares con una ventilacin

directa permanente hacia el exterior.

PRESENTACIN DEL PROYECTO ARQUITECTNICO


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CAPITULO II.2 - ANLISIS ESTRUCTURAL

2.2.1.-ESTRUCTURACIN Y METRADO DE CARGAS:

A.-GENERALIDADES

Para efectos de una buena idealizacin mecnica de una estructura, siempre esrecomendable que la estructuracin sea lo ms simple posible, de modo que su

idealizacin nos lleve a concebir un modelo cuyo anlisis ssmico se acerque, en lo

posible al de la estructura real.

Cada elemento no estructural se aislar de tal manera que stos no distorsionen la

distribucin de fuerzas dentro de la estructura. Si no se toma en cuenta este criterio, se

generarn fuerzas en elementos estructurales que no fueron diseados para ello,

trayendo como consecuencia la falla del elemento.

De las diversas experiencias con movimientos ssmicos importantes, se han logrado

observar daos en edificaciones de concreto armado. Un gran nmero de casos se han

debido a concentraciones de esfuerzos causados por una estructuracin inadecuada.

Otra de las razones es que al momento de la construccin no se respet el aislamiento

de muros indicado en los planos, lo que genera esfuerzos no considerados al momento

del diseo.

A continuacin se enumeran algunos de los principales criterios que se deben tomar en

cuenta para lograr una estructuracin sismo-resistente:

A.1.-SIMPLICIDAD Y SIMETRA

Debido a la forma cmo acta la fuerza ssmica, es apropiado efectuar un diseo tal que

exista coincidencia entre centro de masa y centro de rigideces, para evitar torsin, la

cual hace incrementar los esfuerzos debidos al sismo, pudindose sobrepasar los

esfuerzos resistentes. Los clculos que se realizan en este aspecto son aproximaciones y

mientras ms excentricidad exista se tendrn mayores problemas.

A.2.-RESISTENCIA Y DUCTILIDAD

El sistema de resistencia ssmica debe existir por lo menos en dos direcciones

ortogonales o aproximadamente ortogonales, de tal manera que se garantice la

estabilidad de la estructura tanto como un todo, como de cada uno de sus elementos.

Las cargas deben transferirse desde un punto de aplicacin hasta su punto final de

resistencia. Por lo tanto debe proveerse una trayectoria o trayectorias continuas, con

suficiente resistencia y rigidez para garantizar el adecuado transporte de las cargas.

Por esta razn, las fuerzas de sismo se establecen para valores intermedios de la

solicitacin, confiriendo a la estructura una resistencia inferior a la mxima necesaria,


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debiendo complementarse el saldo otorgndole una adecuada ductilidad. Esto requiere

preparar a la estructura para ingresar en una etapa plstica, sin que llegue a la falla.

Un antecedente que es conveniente tener presente en la estructuracin es la ductilidad

de la carga aplicada al elemento. Este efecto acta en forma diferente, segn el tipo de

material constituyente. Si este es concreto armado, un aumento de la carga se traduce

en un aumento de la resistencia con disminucin de la ductilidad.

A.3.-HIPERESTATICIDAD Y MONOLITISMO:

Como concepto general de diseo sismo-resistente, debe indicarse la conveniencia de

que las estructuras tengan una distribucin hiperesttica.

En el diseo de estructuras donde el sistema de resistencia ssmica no sea hiperesttico,

es necesario tener en cuenta el efecto adverso que implicara la falla de uno de los

elementos o conexiones en la estabilidad de la estructura.

A.4.-UNIFORMIDAD Y CONTINUIDAD DE LA ESTRUCTURA:

La estructura debe ser continua tanto en planta como en elevacin con elementos que

no cambien bruscamente de rigidez, de manera de evitar concentraciones de esfuerzos.

A.5.-RIGIDEZ LATERAL

Para que una estructura pueda resistir fuerzas horizontales sin tener deformaciones

importantes, ser necesario proveerla de elementos estructurales que aporten rigidez

lateral en sus direcciones principales.

A.6.-ELEMENTOS NO ESTRUCTURALES

Estos desempean un papel importante en el sentido de que colaboran para un mayor

amortiguamiento dinmico, debido principalmente a que al producirse agrietamientos

internos aumentan los rozamientos. En los sismos violentos, al agrietarse en forma

importante contribuyen a disipar energa ssmica, aliviando a los elementos resistentes.

En algunos casos los elementos secundarios pueden presentar efectos nocivos en la

estructura; as tenemos por ejemplo el caso de tabiquera colocada en forma asimtrica

en planta, o tabiquera que produce columnas cortas (ventanas altas). En estos casos

debe corregirse estos defectos mediante independizacin de tabiquera o mediante la

inclusin de otros elementos de concreto armado que anulen los efectos mencionados.

A.7.-ESTRUCTURA O CIMENTACIN:

La regla bsica respecto a la resistencia ssmica de la sub-estructura es que se debe

obtener una accin integral de la misma durante un sismo; adems de las cargas

verticales que actan, los siguientes factores que debern considerarse respecto al

diseo de la cimentacin:

-Provisin para los momentos cortantes.


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-Posibilidad de movimientos diferenciales de los elementos de la cimentacin.

-Licuefaccin Transmisin del corte basal de la estructura al suelo del subsuelo.

A.8.-EL DISEO EN CONCRETO ARMADO

Las consideraciones ms importantes para el diseo sismo-resistente es:

-En el diseo por flexin buscar la falla por traccin evitando la falla por compresin,

limitando la cuanta de acero a valores que proporcionen ductilidad adecuada.

-En un elemento sometido a flexin y cortante, dar ms capacidad por cortante

buscando evitar la falla por cortante. Esta es frgil mientras la falla por flexin es dctil.

En un elemento comprimido o en zonas donde existen compresiones importantes

(mximos momentos) confinar al concreto con refuerzo de acero transversal; el

elemento en la etapa ltima (espiral o estribos), ejerciendo al tender a deformarse

transversalmente puede estallar, lo cual hace trabajar en traccin al refuerzo transversal

ste por reaccin, una presin de confinamiento, la cual evita el desprendimiento del

ncleo aumentando la capacidad de deformacin en la etapa plstica (ductilidad) si el

refuerzo y su confinamiento son adecuados.

-Disear los elementos continuos con cuantas de fierro en traccin y en compresin que

permitan la redistribucin de momentos y una adecuada ductilidad.

Disear las columnas con mayor capacidad de resistir momentos en relacin a las vigas,

de tal manera que las rtulas plsticas se formen en los extremos de vigas y no en las

columnas.

B.-ESTRUCTURACIN

Una estructura se puede considerar como un sistema; es decir como un conjunto de

partes o componentes que se combinan en forma ordenada para cumplir una funcin

dada, es funcin para; encerrar un espacio como en el caso de diferentes tipos de

edificios o, soportar un empuje como en el caso de muros de contencin, tanques o

silos, etc.

La estructura debe cumplir la funcin a la que est destinada con un grado razonable de

seguridad y de manera que tenga un comportamiento adecuado en condiciones

normales de servicio.

En un elemento sometido a flexo compresin y cortante (columnas y muros) dar ms

capacidad por cortante que por flexin.


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B.1.-ESTRUCTURACIN POR CARGA VERTICAL:

Al estructurar un edificio por carga vertical, debe pensarse que la carga gravitacional

actuante en un nivel del edificio se transmite a travs de la losa del techo hacia los

elementos estructurales: vigas y columnas, y de aqu hacia el suelo de fundacin.

B.1.1.-ALIGERADOS:

Uno de los sistemas ms empleados en nuestro medio es la losa aligerada unidireccional

(armada en un sentido), esto se debe a que es un sistema econmico, liviano (propiedad

necesaria para reducir las fuerzas ssmicas); pero para efectos del diseo estructural, se

desprecia la participacin de los bloques tanto en la rigidez cmo en la resistencia del

aligerado.

B.1.2.-ESCALERAS:

Las escaleras son elementos que sirven de escape en caso ocurra un siniestro (sismo,

incendio, etc.) por lo que debe prestrsele especial atencin a su diseo.

Las escaleras son elementos rgidos, por lo que su mala ubicacin en planta puede

originar problemas de torsin ssmica. Una solucin a este problema puede ser aislando

la escalera de la estructura principal; sin embargo, es conveniente que la cimentacin de

la escalera se conecte con la de la estructura principal, para evitar problemas de

volcamiento por fuerzas ssmicas.

B.2.-ESTRUCTURACIN POR CARGA SSMICA:

Las fuerzas ssmicas son fuerzas de inercia producidas por el hecho que los niveles

tienen masas sujetas a aceleraciones. La mayor parte de esta masa se encuentra

localizada a la altura de los niveles (losa, vigas, acabados, sobrecarga, tabiques, etc.),

mientras que la masa actuante en el entrepiso (columnas, placas, etc.) es ms pequea;

por lo que para un anlisis ssmico traslacional, puede suponerse que la masa se

encuentra concentrada a la altura de los niveles.

Ssmicamente, la estructura ideal es aquella que tiene poca masa y alta rigidez lateral;

de esta manera es necesario reducir la masa e incrementar la rigidez. Por ejemplo, el

peso de los tabiques de albailera se reduce cuando se emplea ladrillos con huecos

tubulares (pandereta, tambin, el peso de una losa aligerada es menor al de una losa

maciza, y la rigidez lateral que tienen las placas de concreto, o los muros de albailera,

es muy superior al de las columnas.

Un sismo puede atacar en el sentido N-S o S-N y tambin O-E o E-O, ya que las

aceleraciones son positivas y negativas. De esta manera, para efectos de diseo, debe

trabajarse con las envolventes de esfuerzos en condicin de rotura.


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B.2.1.-RIGIDEZ, CONTINUIDAD VERTICAL E HIPERESTATICIDAD

Las fuerzas laterales generan desplazamientos horizontales que no deberan sobrepasar

a los lmites especificados por la norma sismo-resistente, con el objeto de:

-Evitar impactos entre edificios vecinos o bloques del mismo edificio.

-Minimizar los daos en los elementos no estructurales.

-Evitar el pnico en las personas, especialmente cuando el edifico es pblico.

Las fuerzas de impacto son descomunales y no las contemplan ningn cdigo del

mundo, por lo que es necesario aislar los edificios vecinos mediante una junta de

dilatacin.

Una manera de rigidizar las estructuras aporticadas puede lograrse peraltando la seccin

transversal de las vigas, lo que genera un semi-empotramiento en los extremos de las

columnas, sin embargo, debe tenerse cuidado con esta solucin, ya que podra provocar

vigas muy resistentes que hagan que las rtulas plsticas se formen en las columnas y no

en las vigas. La mejor manera de controlar los desplazamientos horizontales es

mediante el empleo de placas de concreto armado, lo que a su vez hace que ellas

absorban un gran porcentaje de la fuerza ssmica, aliviando el trabajo de los prticos. La

mala disposicin en planta de una placa de concreto armado puede producir problemas

de distorsin ssmica, asimismo, las placas deben tener continuidad a lo largo de su

altura.

B.2.2.-TABIQUE Y ALFIZAR DE ALBAILERA:

Ante los sismos leves, ciertas partes del prtico se separan del tabique, debido a que la

zona de interfase concreto-albailera es muy dbil, trabajando la albailera como un

puntal en compresin; esto se debe a que la zona de interaccin (contacto) se presenta

en las esquinas, al deformarse el tabique por corte (panel de corte), mientras que el

prtico (ms flexible que el tabique) se deforma principalmente por flexin.

B.2.3.-JUNTAS SSMICAS:

Cuando un edificio presenta una gran asimetra en la forma de su planta, o en elevacin,

o cuando los elementos resistentes estn mal dispuestos generando bloques con

distintas caractersticas vibratorias, es conveniente separar el edificio en bloques

mediante juntas ssmicas, de manera que estos bloques no interacten entre s

evitando el choque entre ellos.

B.3.-CIMENTACIONES:

B.3.1.-CIMENTACIONES SUPERFICIALES:

A.-LOSA DE CIMENTACIN:


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Las losas de Cimentacin algunas veces llamada Placa de cimentacin, es una zapata

combinada que puede cubrir el rea entera bajo una estructura que soporte varias

columnas y muro. Las Losas de Cimentacin se prefieren a veces en suelos que tiene

poca capacidad de carga, pero que tienen que soportar cargas grandes de columnas o

muros. Bajo ciertas condiciones, las zapatas aisladas tendran que cubrirlas de la mitad

del rea de construccin, y entonces las losas de cimentacin podran ser ms

econmicas. Actualmente se usan varios tipos de Losas de Cimentacin, algunos de los

tipos ms comunes son:

Losa plana, la Losa tiene espesor uniforme.

Losa plana engrosada bajo las columnas

Losa emparrillada. Las vigas corren en ambos sentidos y las columnas se ubican en las

intersecciones de las vigas.

Losa plana con pedestales

Losa con muretes integrados para stanos o cajn de cimentacin. Los muretes trabajan

como atiezadores de la losa.

B.4.-PREDIMENSIONAMIENTO DE ELEMENTOS ESTRUCTURALES:

B.4.1.-PREDIMENSIONAMIENTO DE LOSAS ALIGERADAS:

El peralte de las losas aligeradas podr ser dimensionado considerando los siguientes

criterios:

h = 0.17m., para las luces menores de 4m.

h = 0.20m., para las luces comprendidas entre 4 y 5.5 m.

h = 0.25m., para luces comprendidas entre 5 y 6.5m.

h = 0.30m., para luces comprendidas entre 6 y 7.5m.

ESPESOR O PERALTE MNIMO: h

ELEMENTOS LIBREMENTE

APOYADOS

CON UN EXTREMO

CONTNUO

AMBOS

EXTREMOS

CONTNUOSLOSAS

ALIGERADAS L / 25 L / 30 L /35

Donde: L = luz entre apoyos (m).

Para losas aligeradas se usa como valor prctico: h = L / 25


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B.4.2.-PREDIMENSIONAMIENTO DE VIGAS:

Se determina una seccin aproximada, la que se adoptar como seccin definitiva

despus de hacer el anlisis estructural y el diseo respectivo.

Nomenclatura a utilizar:

b = ancho de la viga.

h = peralte de la viga.

L = luz de la viga entre ejes.

Lp= luz promedio de vigas.

1.-VIGAS PRINCIPALES:

Criterio prctico: h = L / 10 a L / 12

b = h / 2

2.-VIGAS SECUNDARIAS:

Criterio prctico: h = L / 14

b = h / 2

B.4.3.-PREDIMENSIONAMIENTO DE ESCALERAS:

Las escaleras son elementos importantes en una edificacin, las mismas que necesitan

ser analizadas con detenimiento, no solamente como estructura aislada en s, sino

tambin como parte de un todo, especialmente en el comportamiento ssmico, es por

eso que se requiere tener en cuenta los criterios adecuados para que las escaleras se

encuentren lo suficientemente aisladas o ubicadas de tal manera que se pueda hacer un

anlisis con consideraciones de las ms aproximadas a la realidad.

Se tienen escaleras, desde las estructuralmente ms simples, como son de un tramo o

dos tramos apoyadas longitudinalmente y diseadas como una losa cualquiera con

armadura en un solo sentido; escaleras apoyadas transversalmente con escalones en

voladizo o las ms sofisticadas como son el auto portante o helicoidal.

1.-PERALTE DE LA LOSA (t):

Donde: t en la misma unidad que L.

tmn = 3.5L; L en metros y tmn en cm.

2.-PENDIENTE DE LA ESCALERA:

Se debe cumplir: 60 cm. 2CP + P 64 cm.

2530

La

Lt


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30

Donde:

L 1 - L 2 : Luz proyeccin horizontal (m).

P : Paso (mn. 25 cm)

CP : Contrapaso (Escaleras secundarias: de 17.50 a 20cm.)

t : Peralte de la losa.

CARGAS A CONSIDERAR:

-Peso de losa....................................................2400 Kg/m3

-Peso de los escalones.....................................2400 Kg/m3

-Peso por piso terminado................................. 100 kg/m2

B.4.4.-PREDIMENSIONAMIENTO DE COLUMNAS:

Las columnas se dimensionarn usando un diseo por carga axial, para lo cual la carga

ltima de rotura (Pu) se afectar de un coeficiente C mayor que 1(uno) para tomar los

efectos de la flexin, dicho coeficiente tendr un valor de acuerdo a la ubicacin de la

columna en planta y elevacin.

En planta la influencia de los momentos de flexin es mayor en las columnas exteriores

que en las interiores, debido a que en las columnas interiores que se encuentran entre

dos tramos adyacentes, sus momentos estn ms o menos balanceados.

En elevacin la flexin influye ms en las columnas de los pisos altos que de los bajos. Lainfluencia de los momentos es menor en las columnas de los niveles bajos que en el de

los niveles altos, debido a que en las primeras se ha ido acumulando, llegan a ser tan

grandes que se deja de lado los efectos de los momentos.

Las columnas al ser sometidas a carga axial y un momento flector, tienen que ser

dimensionadas considerando dos efectos simultneamente. Tratando de evaluar cul de

los dos es el que gobierna en forma ms influyente en el dimensionamiento.


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Por otro lado, actualmente la mayora de edificaciones se disean con sistemas mixtos

de prticos y muros de corte, lo cual permite reducir significativamente los momentos

en las columnas debidos a sismos.

A.- TABLAS

Las columnas se predimensionan con: bD = Donde:

D = dimensin de la seccin en la direccin del anlisis ssmico de la columna

b = la otra dimensin de la seccin de la columna

P = carga total que soporta la columna (ver tabla)

n = valor que depende del tipo de columna y se obtiene de la Tabla

fc = resistencia del concreto a la compresin simple.

TABLA

TIPO C1

(Para los primeros pisos)

Columna interior

N4 pisos

P=1.10 PG

n=0.25

TIPO C2,C3

Columnas extrema

de

Prticos interiores

P=1.25 PG

n=0.25

TIPO C4 Columnas de

esquina

P=1.50 PG

n=0.20

PG = Debido a carga de gravedad

P = Debido a cargas de SismoNota, se considera primeros pasos a los restantes de los 4 ltimos pisos.

De la Tabla los Valores de P y n para el predimensionamiento de columnas. PG

es el peso total de cargas de gravedad que soporta la columna.

B.4.5.-PREDIMENSIONAMIENTO DE MURO DE CONTENCIN:

Consideraciones para dimensionar muros en Voladizo.

B= 0.5H a 0.70H

T1> 30 cm.


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Donde:

B= Ancho de la base de la zapata.

H= Altura del muro en voladizo.

T1= Espesor del muro en voladizo.

B.4.6.-PREDIMENSIONAMIENTO DE LOSA DE CIMENTACIN (PLATEA):

Consideraciones para dimensionar Losas de cimentacin.

Vc= 0.53*(f'c)^0.5*b*d

b= 4d+(2*t1+2*t2)

t=d+rc+b/2

Donde:

Vc= Fuerza cortante permisible por punzonamiento.

b= Permetro.

t= Espesor de la platea

d= Altura efectiva de la platea.

t1, t2= Lados de columna.

b= Dimetro de la barra de acero.

B.4.7.-PREDIMENSIONAMIENTO MURO ESTRUCTURAL (PLACA):

Consideraciones para dimensionar muros de corte.

Vx,y = Z*U*C*S*P/R

==> Vu=1.25 V

Vu = 0.85 x ( fc )1/2x e x L

Donde:

V= Cortante basal

Z= Factor de zona

U= Factor de uso

C= Factor de amplificacin ssmica

S= Tipo de suelo

P= Peso de la estructura

R= Coeficiente de reduccin.

Vu= Cortante del concreto

e= Espesor de muro.

L= Longitud de muro de corte


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C.- METRADO DE CARGAS VERTICALES:

El metrado de cargas es una tcnica con la cual se estiman las cargas actuantes sobre los

distintos elementos estructurales que componen el edificio. Este proceso es aproximado

ya que por lo general se desprecian los efectos hiperestticos producidos por los

momentos flectores, salvo que estos sean muy importantes.

C.1.- TIPOS DE CARGAS:

En general, las cargas (o solicitaciones) que pueden actuar en un edificio se clasifican en

los siguientes tipos: Cargas Estticas, Cargas Dinmicas y Otras solicitaciones. Estas

cargas se definen de la siguiente manera:

1.-CARGAS ESTTICAS:

Son las que se aplican lentamente sobre la estructura. Prcticamente, estas

solicitaciones no producen vibraciones en la estructura, y a su vez se clasifican en:

A.- CARGAS PERMANENTES O MUERTAS.

Son cargas gravitacionales que actan durante la vida til de la estructura (el peso

propio de la estructura, acabados, tabiques, maquinaria para ascensores, etc.).

B.- CARGA VIVA O SOBRECARGA.

Son cargas gravitacionales de carcter movible, que podran actuar en forma espordica

sobre los ambientes del edificio (el peso de los ocupantes, muebles, nieve, agua,

equipos removibles, puente gra, etc.).

2.-CARGAS DINMICAS:

Son aquellas cuya magnitud, direccin y sentido varan rpidamente con el tiempo, por

lo que los esfuerzos y desplazamientos que originan sobre la estructura, tambin

cambian con el tiempo; cabe indicar que el instante en que ocurre la mxima respuesta

estructural, no necesariamente coincide con el de la mxima solicitacin. Estas cargas se

clasifican en:

a).- Vibraciones causadas por Maquinarias.

b).- Viento.

c).- Sismos.

d).-Cargas impulsivas (explosiones)

3.- OTRAS SOLICITACIONES:

Ejemplo de stas solicitaciones son: el asentamiento de los apoyos, el cambio uniforme

o diferencial de temperatura, los empujes de tierra, el deslizamiento del suelo, las

tensiones residuales, los pre esfuerzos, el fuego, las sub-presiones de agua, las

contracciones por secado del concreto, etc.


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C.2.- NORMAS DE CARGA:

1.-ALIGERADOS:

Cuando los techos aligerados tienen las medidas tradicionales: ladrillo hueco = 30cm

ancho de vigueta = 10cm., losa sobre ladrillo = 5cm.; puede utilizarse las siguientes

cargas de peso propio:

t (cm) W (kg/m2)

20 300

Donde: t= espesor de losa.

2.-ACABADOS:

Acabados (con falso piso) : 20 kg/m2 (por centmetro de espesor.)

Piso terminado : 100 kg/m2.

Enlucido o revoque (cemento arena): 20 kg/m2. (Por 1 cm de espesor)

3.- MUROS DE ALBAILERA:

Puede emplearse las siguientes cargas de peso muerto para muros tarrajeados de

albailera de ladrillo.

MUROS DE ALBAILERA

ESPESOR DEL MURO EN (m) PESO MUERTO ( Kg/ m2 )

ALBAILERIA ALVEOLAR TIPO PANDERETA

0.12 180.00

0.25 325.00

4.- SOBRECARGA:

5.-REDUCCIN DE SOBRECARGA:

Debido a la poca probabilidad de que todos los ambientes de un edificio (especialmente

cuando ste es elevado) estn 100% sobrecargados, la Norma E-020 permite reducir las

sobrecargas de diseo.

OCUPACIN O USO S/C KPa(kgf /m2)

VIVIENDAS 2.0 (200)

Corredores y Escalera 2.0 (200)


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6.-PESOS UNITARIOS:

En el anexo 1 de la Norma E-020 se especifica los pesos unitarios kN/m3 (Kgf/m3) de

diversos materiales:

USOS MATERIAL

kN/m3

(Kgf/m3) USOS MATERIAL

kN/m3

(Kgf/m3)

ALBAILERIA

Ladrillo

Slido

1800.00

MATERIALES

AMONTONADOS

Tierra 1600.00

Ladrillo

hueco

1350.00 Grava Secas 1600.00

CONCRETO

Concreto

Armado

2400.00 Arenas Secas 1600.00

Concreto

Simple

2300.00

METALES

Acero de

Construccin

.

7850.00

ENLUCIDO O

REVOQUE

Mortero de

Cemento

2000.00 Hierro Dulce 780.00

Cal y

Cemento

1850.00

OTROS

Vidrios 2500.00Mortero de

Cal y

Cemento

170.00

Mortero de

Yeso

1000.00

Losetas 2400.00

MADERAS

Conferas

Secas

550.00

Conferas

Hmedas

750.00

Teja

Artesanal1600.00

Duros

Secos

700.00

Duros

Hmedos

1000.00 Teja

Industrial

1800.00

MAMPOSTERIA

PiedraCaliza

2400.00 LadrilloPastelero

1600.00

Granito 2600.00 Asbesto

Cemento2500.00

Mrmol 2700.00


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2.2.2.- ANLISIS ESTRUCTURAL:

A.-ANLISIS POR CARGAS VERTICALES:

Se consider todos los tramos uniformemente cargados.

Este anlisis se puede realizar empleando el programa SAP-2000 (versin 14.1), ya que

con sta herramienta de clculo estructural podemos realizar el estudio del proyecto

con un modelo tridimensional.

Se consider todos los tramos uniformemente cargados.

Este programa nos permite obtener fuerzas axiales, momentos flectores, fuerzas

cortantes en las dos direcciones principales de cada elemento del modelo, reacciones

tanto por carga viva como por carga muerta. Con una previa factorizacin sern

empleadas para el diseo de los elementos estructurales.

Para el anlisis de la estructura es necesario tener en cuenta las propiedades del

material o materiales que constituyen los elementos de la estructura y las cargas de

diseo, as tenemos:

MDULO DE ELASTICIDAD DEL CONCRETO:

Segn el Reglamento Nacional de Edificaciones, para el concreto estructural, se da el

valor de E = 15000fc kg/cm2., expresado en unidades compatibles con las dems

utilizadas en el archivo de ingreso de datos.

Forma de la seccin transversal, etc.; que en el archivo de ingreso de datos estndefinidos para cada elemento.

Cargas muerta permanente, viva distribuida, cargas puntuales, etc.

MDULO DE ELASTICIDAD DEL ACERO: 2x106 kg/cm2.

B.- ANLISIS POR SISMO:

Se entiende por anlisis ssmico a la determinacin de las fuerzas que actan sobre cada

uno de los elementos de la estructura, debido a una aceleracin del suelo representada,

para fines de anlisis y diseo, por una fuerza horizontal actuando sobre la edificacin.

El anlisis de la estructura, sometida a la accin de fuerza horizontal de sismo, se har

de acuerdo a las Normas Peruanas de Diseo Sismo resistente (Norma Tcnica de

Edificacin E - 030).

El mtodo utilizado es de rigideces. La fuerza ssmica total, de cada nivel, se distribuir

en forma proporcional en la edificacin.

Este anlisis se realiz, utilizando el mtodo dinmico. Generalmente se reconoce un

comportamiento elstico para dicho anlisis.

Para el anlisis de prticos y de una edificacin en general se puede emplear el Mtodo

de Elementos Finitos - segn los lineamientos del Programa de Computo SAP. 2000 No


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lineal Versin 14.1 (Structural Anlisis Program). Es un programa escrito bajo la

hiptesis de la teora de la elasticidad: continuidad, homogeneidad, isotropa, linealidad

y elasticidad. Teniendo en cuenta estas hiptesis el SAP. 2000 es capaz de analizar

sistemas estructurales formados en base a elementos del tipo marco, cscara y slidos

tridimensionales.

Este programa nos permite realizar el modelo idealizado de la estructura; a travs de

una interface grfica, y posteriormente el respectivo anlisis tridimensional, realizando

la debida combinacin de las diversas solicitaciones de cargas planteadas por el R.N.E.

B.1-ANLISIS ESTRUCTURAL POR CARGA DE SISMO

El anlisis ssmico se realiza empleando un modelo tridimensional

Segn el RNE, en la Norma Tcnica de Edificacin E.030 Diseo Sismo resistente, para

realizar un anlisis modal, se considera para cada modo una aceleracin del suelo, segn

la expresin siguiente en donde C se obtendr segn el perodo correspondiente a

cada modo.

B.1.1.-PROCESO DE CLCULO SEGN LA NORMA DE DISEO

SISMORRESISTENTE (E-030):

A.- ACELERACIN ESPECTRAL (Sa):

Para cada una de las direcciones horizontales analizadas se utilizar un espectro

inelstico de seudo aceleracin definido por:

gR

CSUZSa *

***

DESCRIPCIN DE PARMETROS:

1.-FACTOR DE ZONA (Z):

Hace intervenir la ubicacin geogrfica de la edificacin, puesto que el riesgo de

ocurrencia de un sismo difiere de un lugar a otro, existiendo lugares con mayor

sismicidad.

El Mapa de Zonificacin Ssmica del Per determina tres zonas ssmicas basndose en la

sismicidad observada y a su potencialidad ssmica.

FACTORES DE ZONA (Tabla N 1)

ZONA FACTOR DE ZONA Z ( g )

3 0.4

2 0.3

1 0.15


38/292

38

2.-FACTOR DE USO (U):

Este factor hace intervenir la importancia de la edificacin en caso de ocurrir un sismo,

entendindose como tal la prioridad en cuestin de seguridad de la poblacin.

3.-FACTOR DE SUELO (S):

Hace intervenir las caractersticas del subsuelo sobre el cual se apoyar la edificacin, lo

que es sumamente importante puesto que de acuerdo a stas es posible una

amplificacin de la accin ssmica.

PARMETROS DEL SUELO (Tabla N 2)

TIPO DESCRIPCIN Tp (s) SS1 Roca o suelos muy rgidos. 0.4 1

S2 Suelos intermedios 0.6 1.2

S3 Suelos flexibles o con estratos de gran espesor 0.9 1.4

S4 Condiciones excepcionales * *

(*) Los valores de Tp y S para este caso sern establecidos por el especialista pero en

ningn caso sern menores para el caso especificado para el tipo S3.

Tp (s) : perodo predominante de la estratigrafa.

PERFIL TIPO S3:

Suelos flexibles o con estratos de gran espesor.

Corresponden a este tipo los suelos flexibles o estratos de gran espesor en los que el

perodo fundamental, para vibraciones de baja amplitud, es mayor que 0.6 segundos,

incluyndose los casos en los que el espesor del estrato de suelo excedan los valores

siguientes:

CATEGORA DE LAS EDIFICACIONES

CATEG. DESCRIPCIN FACT.(U)

C

Edificaciones

Comunes

Edificaciones comunes cuya falla ocasionara prdidas de

cuanta intermedia como viviendas, oficinas, hoteles,

restaurantes, depsitos e instalaciones industriales cuya falla

no acarree peligros adicionales de incendios, fugas de

contaminantes, etc.

1.0


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39

Suelos Cohesivos

Resistencia al Corte TpicoenCondiciones no Drenadas(Kpa)

Espesor del Estrato (m)

(*)

-Blandos

-Medianamente

compactos

-Compactos

-Muy compactos

< 25

De 25 50

De 50-100

De 100-200

20

25

40

60

Suelos granulares

Valores N tpicos en ensayos

de penetracin estndar

(SPT ).

Espesor de estrato (m)

(*)

-Sueltos-Medianamente densos

-Densos

De 4-10De 10-30

> 30

4045

100

(*) Suelo con velocidad de onda de corte menor que el de una roca.

4.- FACTOR DE AMPLIFICACIN SSMICA ( C ):

Depende de la relacin entre las caractersticas del sitio y de la estructura. Este

coeficiente se interpreta como el factor de amplificacin de la respuesta estructural

respecto a la aceleracin del suelo.

C = 2.5 (Tp / T) ; C 2.5.

5.-PERODO FUNDAMENTAL DE VIBRACIN DE LA ESTRUCTURA (T):

Se puede calcular por procedimientos matemticos dinmicos rigurosos aplicados a un

modelo estructural, o por mtodos aproximados, tales como el que presenta el RNE en

el mtodo esttico:

T = (hn / CT)

Donde :

T : Perodo fundamental para cada direccin.

hn : Altura de la edificacin respecto al terreno, en metros.

CT : Coeficiente que depende del tipo de estructura de la edificacin.

CT = 45 Para edificios de concreto armado cuyos elementos sismo - resistentes sean

prticos en las cajas de ascensores y escaleras.

6.- COEFICIENTE DE REDUCCIN ( Rd ):

Hace intervenir la ductilidad global de la estructura, es decir su capacidad de disipar

energa mediante la deformacin de rtulas plsticas, deformndose sin colapsar.Depende de los materiales empleados en la estructura.


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40

Sistema Estructural

Coeficiente deReduccin, R

Para estructurasregulares (*) (**)

-Acero

Prticos dctiles con uniones resistentes a

momentos.

-Otras estructuras de acero:

Arriostres Excntricos.

Arriostres en Cruz.

9.5

6.5

6.0

-Concreto Armado

Prticos (1).

Dual (2).De muros estructurales (3).

Muros de ductilidad limitada (4).

8

76

4

Albailera Armada o Confinada (5). 3

Madera (Por esfuerzos admisibles) 7

Por lo menos el 80% del cortante en la base acta sobre las columnas de los prticos

que cumplan los requisitos de la NTE E.060 Concreto Armado. En caso se tengan muros

estructurales, estos debern disearse para resistir una fraccin de la accin ssmica

total de acuerdo con su rigidez.

Las acciones ssmicas son resistidas por una combinacin de prticos y muros

estructurales. Los prticos debern ser diseados para tomar por lo menos 25% del

cortante en la base. Los muros estructurales sern diseados para las fuerzas obtenidas

del anlisis segn Artculo 16 (16.2).

Sistema en el que la resistencia ssmica est dada predominantemente por muros

estructurales sobre los que acta por lo menos el 80% del cortante en la base.


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41

CAPITULO II.3 - DISEO ESTRUCTURAL

2.3.1.-DISEO DE ELEMENTOS ESTRUCTURALES:

En el presente Proyecto, hemos decidido aplicar el diseo por resistencia mxima o por

resistencia ltima, a cada uno de los elementos estructurales que forman parte de dichaestructura debido a las razones siguientes:

-Las secciones de concreto reforzado se comportan inelsticamente bajo cargas

elevadas; en consecuencia debido a que la teora elstica no puede dar una prediccin

segura de la resistencia mxima de los miembros, ya que las deformaciones inelsticas

no se toman en consideracin.

-El diseo por resistencia mxima utiliza reservas de resistencia resultantes de una

distribucin ms eficiente de los esfuerzos permitidos por las deformaciones inelsticas,

y en consecuencia indica que el mtodo elstico es muy conservador.

-El diseo por resistencia mxima permite al diseador evaluar la ductilidad de la

estructura en el rango inelstico.

A.- DISEO DE LOSAS ALIGERADAS:

A.1.-GENERALIDADES:

Las losas aligeradas son en esencia losas nervadas, pero tienen como diferencia, que el

espacio entre las nervaduras o viguetas este relleno por un ladrillo hueco.

A.2.-CARGAS UNITARIAS PARA LOSAS ALIGERADAS:

Para aligerados de concreto armado con viguetas de 10cm. y un ancho de 40cm.,

tenemos los pesos propios siguientes:

MOMENTO MXIMO RESISTENTE: (Mar)

Mar = fc mx. b d2. (1 - 0.59mx.)

Donde:

Mar : Momento mximo resistente. (Kg-cm)

: Factor de reduccin por flexin = 0.90.

Mx. : ndice de refuerzo mximo.

b : Ancho del alma de la seccin. (cm)

Momento positivo suponemos que funciona como viga rectangular (b = 40cm., a 5cm

a hf).

ESPESOR (m) ESPESOR DE LOSA

SUPERIOR (m)

PESO PROPIO

(kg/m2)

0.20 0.05 300


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42

Momento Negativo suponemos que funciona como viga rectangular (b = bw= 10cm., a =

5cm a hf).

Donde:

hf: Es el espesor de losa del aligerado.

d: Peralte efectivo del elemento. (cm)

fc: Esfuerzo mximo que resiste el concreto (kg/cm2).

mx = mx f y /fc ; mx 0.75 b

b = (0.85 fc 1 / fy). (6000/(6000 + fy) ) ; 0.65 1 0.85

Donde :

fy : Esfuerzo de fluencia del acero. (kg/cm2).

mx : Cuanta mxima.

b : Cuanta balanceada.

1 : Coeficiente que relaciona parmetros de equilibrio interno.

REFUERZO MNIMO POR TEMPERATURA:

El refuerzo mnimo por contraccin y temperatura, que se coloca perpendicular al

refuerzo por flexin en losas en una direccin.

Losas con barras corrugadas con fy =4200 kg/cm2. : 0.0018 bh

Adems se tiene la siguiente frmula:

S = 100 / (As* ct)

Donde:

As : rea requerida por acero mnimo.

ct : rea de una varilla de .

DISEO DE ACERO:

A.-DISEO POR FLEXIN:

As = M / (

fy(d - a/2)) ; a = As . fy / (0.85.fc.b)

Donde:

M : Momento actuante en la seccin considerada.

: Factor de reduccin por flexin.= 0.90

d : Peralte efectivo del elemento.

a : Profundidad del bloque comprimido del rectngulo equivalente

b : Ancho del alma de la seccin cuando el momento:

Es positivo: b = 40cm.

Es negativo: b = bw = 10cm.


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43

As : rea de acero requerida por traccin.

fy : Esfuerzo a la fluencia del acero.

fc : Esfuerzo mximo que resiste el concreto.

B.-DISEO DE VIGAS:

B.1.-CARGAS DE DISEO:

Estas cargas son: (de acuerdo al R.N.E.).

U = 1.5*CM + 1.8*CV

U = 1.25*(CM + CV CS)

U = 0.90*CM 1.25*CS

Donde:

U : Solicitacin ltima de rotura.

CM : Carga Muerta.

CV : Carga Viva.

CS : Carga por sismo.

B.2.- REDISTRIBUCIN DE MOMENTOS:

El RNE reconoce que bajo la carga final ocurre redistribucin de momentos en vigas

continuas y marcos, lo que permite que la estructura soporte cargas mayores que las

indicasen el anlisis elstico.B.3.-DISEO POR FLEXIN

Todos los elementos que son sometidos a flexin son las vigas, los techos o pisos en una

o dos direcciones, las escaleras y en general todas aquellas que estn sometidas a cargas

perpendiculares a su plano, las cuales ocasionan esfuerzos de flexin y cortante.

CLASES DE FALLAS:

A.-FALLA BALANCEADA:

sta sucede cuando se alcanza una deformacin mxima en el concreto comprimido

igual a 0.003, y simultneamente en el acero en traccin se llega a la fluencia.

B.-FALLA SOBRE-REFORZADA:

Sucede cuando el bloque comprimido del concreto llega a su mxima capacidad

mientras el acero de refuerzo en traccin no ha llegado a su fluencia.

C.-FALLA SUB-REFORZADA:

Esta sucede cuando el esfuerzo del acero llega a su punto de fluencia (fy) mientras en el

bloque comprimido todava no se ha alcanzado su mxima capacidad.


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44

FRMULAS PARA EL DISEO POR FLEXIN:

A.-MOMENTO RESISTENTE DE LA VIGA SIMPLEMENTE ARMADA CON

CUANTA MXIMA:

mx = mx . fy/fc

Mur = .fc.b. d2 . mx (1 - 0.59mx )

Si: Mur > Mu, luego: Viga simplemente armada.

Donde :

Mur : Momento ltimo resistente.

b : Ancho de la seccin transversal rectangular.


: ndice de refuerzo.

: Factor de reduccin. = 0.90

fc : Esfuerzo mximo del concreto. (210 kg/cm2)

fy : Esfuerzo de fluencia del acero. (4200 kg/cm2)

B.-DETERMINACIN DE LA CUANTA BALANCEADA:(b)b = (0.85 fc. 1 / f y).(6000 / 6000 + fy)

El factor 1 deber tomarse como 0.85 para resistencias de concreto fc hasta de

280kg/cm2, y para resistencias mayores se disminuir a razn de 0.05 por cada 70

kg/cm2 de aumento, debiendo tomarse un valor mnimo de1 = 0.65.

b > , entonces: viga Sub reforzada.

b < , entonces: viga sobre reforzado.

C.-DISEO DE ACERO POR FLEXIN:

Para el clculo del acero longitudinal se utilizan las siguientes ecuaciones, a travs de un

proceso de iteracin:

As = Mu / ( fy(d - a/2)) ; a = As . fy / (0.85.fc.b)

Donde:

Mu : Momento actuante en la seccin considerada.

: Factor de reduccin por flexin.= 0.90


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45


a : Profundidad del bloque comprimido del rectngulo equivalente

b : Ancho de la seccin transversal rectangular.

As : rea de acero requerida por traccin.

fy : Esfuerzo en la fluencia del acero.

fc : Esfuerzo mximo que resiste el concreto.

D.-REFUERZO MNIMO EN TRACCIN:

Para asegurar que el acero colocado provea un momento resistente mayor al momento

de agrietamiento, los cdigos consideran una cuanta mnima.

Para el caso de secciones rectangulares se indica que el rea de refuerzo podr

calcularse con:

As = 0.7 ( fc ).b.d / fy

B.4.- DISEO POR CORTANTE:

A.-GENERALIDADES:

El diseo de las secciones transversales de los elementos sujetos a fuerza cortante

deber basarse segn lo indicado en la Norma Peruana en la siguiente expresin:

Vu Vn

Vn = Vc + Vs

Vu (Vc + Vs)Donde:

Vu : Resistencia requerida por corte en la seccin analizada.

Vn : Cortante nominal.

Vc : Fuerza de corte que toma el concreto.

Vs : Fuerza de corte que toma el acero.

Para elementos conectados monolticamente con otros, la fuerza de corte de Vu se

puede tomar a una distancia d de la cara de apoyo.

La seccin crtica para el diseo por traccin diagonal se encuentra a una distancia d

de la cara de los apoyos.

B.-CONTRIBUCIN DEL CONCRETO EN LA RESISTENCIA AL CORTE

SEGN LA NORMA PERUANA DE ESTRUCTURAS:

-Para miembros sujetos nicamente a corte y flexin.

Vc = 0.53 (fc ) b. d


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46

C.-CONTRIBUCIN DEL REFUERZO EN LA RESISTENCIA AL CORTE:

-Cuando la fuerza cortante ltima Vu exceda la resistencia al corte del concreto Vc

deber proporcionarse refuerzo de manera que se cumpla:

Si Vud > Vc; luego, se disearn estribos.

Vs = Vu / - Vc.

-Cuando se utilice estribos perpendiculares al eje del elemento:

Vs = Av . fy . d / S

Donde:

Av : rea del refuerzo por cortante.

D : Peralte efectivo del elemento.

Fy : Esfuerzo de fluencia del refuerzo.

S : Espaciamiento entre estribos.

Por consiguiente las ecuaciones de diseo sern las siguientes:

Vu Vc + . Av. fy.d / S ; S = . Av. fy.d / (Vu - Vc)

La resistencia al cortante no deber ser mayor que:

Vs 2.1 (fc ) b. d

El espaciamiento mximo del refuerzo por corte ser de (0.5d), el que sea menor;

debindose reducir a la mitad, si:

Vs 1.1 (fc ) b. d S max. = d/4La siguiente ecuacin proporciona un rea mnima de refuerzo por corte:

Av = 3.5 b.S/ fy

-Espaciamiento por confinamiento:

-b

-48

-16 L

Se toma el menor.

-El primer estribo, partiendo del apoyo, se colocar a una distancia de la cara del apoyo

igual la mitad de la distancia necesaria para la seccin crtica.

D.-DISEO POR CORTANTE PARA ELEMENTOS SISMORRESISTENTES:

El refuerzo transversal cumplir con las condiciones siguientes a menos que las

exigencias por diseo del esfuerzo cortante sean mayores:

-Longitud de la zona de confinamiento: l = 2*h, h: peralte de la viga.

-Espaciamiento dentro de la zona de confinamiento:

1.- S = d/4


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47

2.- Ocho veces el dimetro de la barra longitudinal de menor dimetro (8db)

3.- Mximo 30 cm.

El primer estribo deber ubicarse a 5cms.

-Espaciamiento fuera de la zona de confinamiento: S = d/2.

E.-CORTE PRCTICO DEL REFUERZO

El refuerzo principal constituido por varillas se puede disponer de la siguiente forma.


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48

EMPALMES Y TRASLAPES PARA VIGAS Y LOSAS ALIGERADAS.

A continuacin se presenta el siguiente esquema.

F.- ANCLAJE, RECUBRIMIENTO Y ESPACIAMIENTO

1.-LONGITUD DE ANCLAJE DEL REFUERZO EN TENSINBARRA

#

db

(cm)

Fc=210

(kg/cm2)

Fc=280

(kg/cm2)

Fc=350

(kg/cm2)

3 0.952 63 54 49

4 1.270 84 72 65

5 1.588 105 91 81

6 1.905 126 109 97

7 2.222 182 158 142

8 2.540 208 180 163


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49

2.-LONGITUD DE ANCLAJE DEL REFUERZO EN COMPRESIN

BARRA

#

db

(cm)

Fc=210

(kg/cm2)

Fc=280

(kg/cm2)

Fc=350

(kg/cm2)

3 0.952 22 19 17

4 1.270 29 26 23

5 1.588 37 32 29

6 1.905 44 38 34

7 2.222 52 45 40

8 2.540 59 51 46

3.-LONGITUD DE ANCLAJE DE GANCHOS ESTANDAR

BARRA#

db(cm)

Fc=210(kg/cm2)

Fc=280(kg/cm2)

Fc=350(kg/cm2)

3 0.952 21 18 16

4 1.270 28 24 22

5 1.588 35 30 27

6 1.905 42 36 32

7 2.222 49 42 38

8 2.540 56 48 43

4.-LMITES DEL ESPACIAMIENTO DEL REFUERZO (ACI)

- La distancia libre mnima entre barras paralelas de una capa debe ser db, pero no

menor de 25 mm.

- Cuando el refuerzo paralelo se coloque en dos o ms capas, las barras de las capas

superiores deben colocarse exactamente sobre las de las capas inferiores, con una

distancia libre entre capas no menor de 25 mm.

5.- RECUBRIMIENTOS MNIMOS DE REFUERZO PARA CONCRETO

ELEMENTOS RECUBRIMIENTO MNIMO (cm)Concreto sobre el terreno 7.5

Concreto expuesto al terreno o la intemperie

Muros, Losas, ViguetasOtros

2.54.0

Concreto no expuesto al terreno o la intemperie

Vigas y Columnas:

Refuerzo LongitudinalEstribos y espirales

Losas, muros y viguetas

4.02.52.0

6.- Longitud de desarrollo (Ld)


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50

B.5.- VIGA DOBLEMENTE REFORZADA

1.- GENERALIDADES.

Las secciones doblemente reforzadas se vuelven necesarias cuando por limitaciones

arquitectnicas, de predimensionamiento y otras, la seccin no es capaz de resistir el

momento aplicado aunque se le provee de la cuanta mxima permitida.

Una seccin con refuerzo en comprensin tiene una ductilidad mayor al de una seccin

simplemente reforzada, este comportamiento es conveniente en zonas ssmicas donde

se busca una redistribucin de esfuerzos.

El refuerzo en comprensin sirve para controlar las deflexiones pues evita el

acortamiento en el tiempo.

1.1.-Anlisis de la seccin de Viga Doblemente Reforzada

Ensayos de secciones con refuerzo en comprensin muestran que se retrasa el

aplastamiento del concreto, la viga no colapsar si el acero est sujeto a refuerzo

transversal o estribos (confinamientos).

Para el anlisis empezaremos asumiendo que el refuerzo en traccin est en fluencia, el

acero en traccin compensa las fuerzas de compresin del concreto y el acero siendo

estas fuerzas: (As1 fy) y (As2 fy) respectivamente, tal como se muestra en la figura.


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51

Si hacemos el equilibrio tenemos

Cc = As1 fy

0.85 fc ab = As1 fy

a =

As1 = As As2

As1 fy = As fy As2 fy

Tambin por equilibrio tenemos:

As fs = As2 fy

Luego: As1 fy = As fyAs fs

Reemplazando tenemos:

a =

Para encontrar el momento nominal, bastar con sumar los momentos producidos por

los pares de fuerza, entonces:

Mn = As1 fy (da/2) + As fs (d d)

Mn = (As fy - As fs )(d a/2) + As fs (d d)

Empleando el diagrama de deformaciones unitarias y por semejanza de tringulos

tenemos:

, adems: fs = Es s

fs = 6

fs = 6

(t/cm2)fs = 6000

(kg/cm2)

S fs > fy As est en fluencia, por tanto fs = fy

1.2.- Determinacin de la cuanta balanceada

Recordemos que la cuanta balanceada se encuentra para el estado en que empieza la

fluencia del acero en traccin.

Haciendo el equilibrio tenemos:

T = Cc + Cs

As fy = 0.85 fc b ab + As fs

y =

cb =


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52

b =

Donde: = 1 0.85 y

Cuanta Mxima.- El cdigo ACI limita la cuanta a una cuanta mxima permisible para

el diseo de vigas doblemente reforzadas segn la siguiente expresin:

mx = 0.75 + 1.3.- Diseo de Secciones Doblemente Reforzadas

Sea Mu el valor del momento ltimo actuante en nuestra seccin de viga, el diseo de

secciones doblemente reforzadas se parte asumiendo un valor de cuanta para la parte

de acero en traccin que equilibra el esfuerzo de compresin del concreto.

1 = As1 = 1 bd

Con el cual podemos calcular el valor de a y el valor de Mu1

a =

Mu1 = Mn1 = As1 fy. (d a/2)

Es posible que Mu1 sea suficiente para soportar el momento ltimo actuante, en todocaso se tendr que:

Si Mu Mu1 entonces no necesitamos acero en comprensin.

Si Mu > Mu1 entonces si necesitamos acero en comprensin.

Para el caso que necesitamos acero en comprensin, procederemos a calcular la

cantidad de acero en traccin adicional para compensar el momento ltimo remanente,

es decir:

Mu2 = Mu - Mu1

Mu2 = Mu2 = As2 fy (d d)

As2 =

El acero en compresin ser el que equilibra la fuerza de traccin que origina As2

Mu2 = Mu2 = A`s f`s (d d)

A`s =

Donde:

fs = 6 fy (t/cm2)


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53

C.-DISEO DE COLUMNAS:

C.1.-GENERALIDADES:

Son generalmente los elementos verticales, que reciben las cargas de las losas y de las

vigas con el fin de transmitirlos hacia la cimentacin. Las columnas son elementos

estructurales que estn sometidos a cargas de compresin, pero tambin estn

sometidos a cargas por flexin (flexo-compresin), por la continuidad de los elementos

estructurales, por efectos de las cargas laterales o por la excentricidad.

En el anlisis y diseo de columnas se puede aplicar los mismos principios bsicos de

esfuerzos y deformaciones que se aplicaron en el anlisis y diseo de vigas y solamente

se introduce un factor nuevo que es la accin de una fuerza axial externa que

acompaa a los momentos flectores en las secciones crticas.

El diseo de un elemento sometido a flexo-compresin se hace en base a las mismas

hiptesis del diseo a flexin, considerando adicionalmente el problema de la esbeltez.

Un problema adicional del estudio de un elemento sometido a flexo-compresin es el de

la flexin biaxial, la cual prcticamente siempre existe, si se considera momentos de

sismo en una direccin y simultneamente momentos de cargas verticales en la otra. El

diseo por flexo-compresin es aplicable no slo a columnas sino tambin a muros

esbeltos (placas).

En una columna se presentan las siguientes caractersticas:-Existe una distribucin lineal de las deformaciones en la seccin transversal de las

columnas.

-No hay deslizamiento entre el acero y el concreto, esto quiere decir que la deformacin

en el acero y concreto en contacto, es la misma.

-Para el propsito de los clculos de la resistencia, la deformacin mxima permisible

del concreto en la falla es 0.003 cm/cm.

-La resistencia en traccin del concreto es despreciable y no se considera en los clculos.

Procedimiento de diseo: Con una seccin reforzada, se construye el diagrama de

interaccin de diseo, esto se lograr afectando el diagrama de interaccin nominal con

el factor (reduccin de resistencia) y el factor n correspondiente a carga axial.

Finalmente, lo que debemos lograr es que los pares de fuerza (Mu, Pu) obtenidas de las

combinaciones se encuentren dentro del diagrama de diseo.


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54

C.2.-CARGAS DE DISEO:

Se considera:

U = 1.5D + 1.8L

U = 1.25*(D + L + E )

Donde:

U : Solicitacin ltima de rotura.

D : Carga muerta.

L : Carga viva.

E : Carga de sismo.

C.3.-DISEO CON FLEXIN UNIAXIAL Y BIAXIAL:

Para el diseo de columnas con flexin axial y biaxial se sigue el siguiente

procedimiento:

1.-Chequear la columna por esbeltez.

2.-Si la columna es esbelta (Kln / r > 22) se afectar a los momentos del factor de

amplificacin de momentos (), y de no ser esbelta se trabajar con los mismos

momentos del anlisis estructural.

3.-Conocidos los nuevos momentos, calcular la excentricidad ;

ex = Muy /Pu , ey = Mux / Pu.

)22( yx eee

Donde :

e : Excentricidad.


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55

ex : Excentricidad en la direccin x.

ey : Excentricidad en la direccin y.

Mux : Momento actuante en la direccin x.

Muy : Momento actuante en la direccin y.

Pu : Carga axial.

4.-Calcular el ngulo que forma el eje y con la excentricidad.

= arctg (ex/ey) ====> ey > ex

5.-Calcular las relaciones:

K = Pu / (fc*b*h)

K e /h = (Pu* ey / (fc*b*h2)) * ( 1 + (ex*h) 2/(ey*b)2) .

Con estos valores ingresar a los grficos de interaccin para determinar el valor

dePt*m.

Pt *m = fy/( 0.85*fc), luego se despeja Pt.

6.-Clculo del rea de acero Ast.

Ast = b * h * Pt.

7.-Con el rea calculada chequear por la frmula de Bresler.

1/PuBresler= 1/Pux + 1/Puy - 1/Po

Donde :

PuBresler : Carga ltima de la Flexin Biaxial.

Pux : Carga ltima para la excentricidad ex.

Puy : Carga ltima para la excentricidad ey.

Po : Carga Axial con excentricidad 0.

CLCULO DE Po:

Po = * ( 0.85*fc *(Ag - Ast) + Ast*fy)

Donde :

: Factor de reduccin.

Columnas con estribos = 0.70.Columnas con espiral = 0.75.


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56

fc : Esfuerzo a compresin del C (kg/cm2).

Ag : rea de la seccin bruta de la columna. (cm2)

Ast : rea de acero de diseo. (cm2)

fy : Esfuerzo de fluencia del acero. (kg/cm2).

CLCULO DE Pux:

Pux = Kx *fc * b * h.

El valor de Kx se calcula de los diagramas de interaccin, ingresando con los valores

de:

Pt * m = (Ast / (b*h)) * (fy / (0.85*fc))

ex / h , h : longitud del lado de la seccin de la columna en la direccin X

CLCULO DE Puy:

Puy = Ky *fc * b * h.

El valor de Ky se calcula de los diagramas de interaccin, ingresando con los valores

de:

Pt * m = (Ast / (b*h)) * (fy / (0.85*fc))

ey / h , h : longitud del lado de la seccin de la columna en la direccin Y.

Reemplazando estos valores en la ecuacin de Bresler y despejando PuBresler., ste

valor debe ser mayor que el Pu (del anlisis estructural); de lo contrario se tendr que

hacer un nuevo diseo en base al cambio de acero o seccin de la columna.

La Ec. de Bresler es vlida para Pu / Po 0.1.

CHEQUEO POR ESBELTEZ:

Para columnas cortas:

K*Ln / r < 22.

Donde:

r= radio (seccin de columna)

k= lneas de la deformada

Ln = longitud libre de la columna

C.4.-DISEO POR CORTANTE:

CLCULO DEL CORTANTE RESISTIDO POR EL CONCRETO: (Vc)

Vc = 0.53 ( f c ) * bw * d. * ( 1 + 0.0071* Pu / Ag)

Donde :

Bw : Ancho de la seccin de la columna en la seccin analizadad : Peralte efectivo.


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57

Pu : Carga Axial (obtenido del anlisis estructural)

Ag : rea de la seccin llena.

CORTANTE ADMISIBLE PROPORCIONADO POR EL C ( Vc)Si: Vc > Vu ====> El concreto absorbe el cortante. (Peralte suficiente)

Si: Vc El concreto no absorbe el cortante. (Se disea estribos).

CLCULO DE LA SEPARACIN DE ESTRIBOS: (S)

Se tiene:

S = * Av * fy * d / ( Vc - Vu)

Donde :

S : Separacin de estribos (cm.).

: Coef. de reduccin por cortante (0.85)

Av : rea para estribo de dos ramas (cm2).

fy : Esfuerzo de fluencia del acero (kg/cm2)

d : Peralte efectivo (cm.)

Vc : Cortante admisible proporcionado por el C (kg).

Vu : Cortante actuante.

Por requisito para elementos sismorresistentes, el refuerzo transversal deber cumplir

con lo siguiente:Se colocarn estribos cerrados en ambos extremos del elemento sobre una longitud de

confinamiento lo, medida desde la cara del nudo, que no sea menor que:

1.-Un sexto de la luz libre del elemento. (Ln / 6)

2.-La mxima dimensin de la seccin transversal del elemento. Mx. (b, h)

3.-Mnimo cuarenta y cinco centmetros. (45 cm.)

Los estribos que se encuentran en la longitud de confinamiento tendrn un

espaciamiento que no deba exceder del menor de los siguientes valores, a menos que

las exigencias de diseo por esfuerzo cortante sean mayores:

1.-La mitad de la dimensin ms pequea de la seccin transversal del elemento.

2.-10 cms.

Debiendo ubicarse el primer estribo a no ms de 5cms. de la cara del nudo.

El espaciamiento del refuerzo transversal fuera de la zona de confinamiento no deber

exceder 16 veces el dimetro de la barra longitudinal de menor dimetro, la menor

dimensin del elemento, o 30 cms., a menos que las exigencias de diseo por esfuerzo

cortante sean mayores.


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A continuacin presentamos el siguiente esquema para mayor detalle.

El rea mnima del refuerzo transversal que deber proporcionarse dentro del nudo

deber cumplir con:

Av 7.0 * b *s / fy

Donde:

b : Ancho del nudo en la direccin que se est analizando.

s : Espaciamiento dentro del nudo, no deber exceder de 15cms.

fy : Esfuerzo de fluencia del acero.

El cdigo recomienda distribuir estribos a todo alto del nudo para mantener la

capacidad de carga vertical aun despus del recubrimiento de concreto se desprenda,

los estribos mnimos requeridos en el nudo son los correspondientes al esfuerzo deconfinamiento de columna a menos que sea confinado por vigas en sus cuatro lados.

EMPALME DE COLUMNAS


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D.- MUROS DE CONTENCIN

D.1.- GENERALIDADES

Un muro de contencin es una estructura que proporciona soporte lateral a una masa

de material, y en algunos casos soporta cargas verticales adicionales.

D.1.1.- Tipos de falla en muros de contencin

D.1.1.1 Deslizamiento horizontal del muro, en el plano de contacto sobre la base del

muro y el suelo.

D.1.1.2 Por volteo alrededor de la arista delantera de la base

D.1.1.3 Por presiones excesivas en el terreno (rea de contacto), las presiones son

mximas en la parte delantera del muro.

D.1.1.4 Por falla generalizada del suelo, debe hacerse esta verificacin cuando el talud

es importante.D.1.2.- Determinacin de las fuerzas de empuje debido al suelo: Teora

de Rankine.

Empuje Activo

Pa = presin debida al empuje activo

ka = coeficiente de empuje activo

= peso especifico del material

y = profundidad a partir del extremo superior

= ngulo de friccin


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60

= ngulo sobre la horizontal del talud del material

Pay = 1kay

Eay =

Donde: Si: = 0 (talud horizontal) Ka = tg2 (45 - /2)

Si existe una sobrecarga uniforme repartida,

P S/C = ka S/C

Empuje Pasivo

PP = kp y

Ppy =

Donde:

Si = 0: /2)D.1.3 Presiones del suelo

Para evitar la inclinacin del muro por asentamientos diferenciales de la cimentacin, es

deseable que la resultante de las presiones en el suelo acte en el ncleo central de la

superficie resistente. Si se cimienta en suelo muy duro o roca se puede permitir salir del

ncleo central, aunque se considera prudente que la excentricidad no exceda 0.25 veces

la dimensin de la zapata (0.25B).

Recomendaciones

W = peso muerto

= tg = coeficiente de friccin

= para concreto vaciado in situ

tesis alvitres - enciso.pdf

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