ÍNDICE

Introducción

1. Datos Preliminares

2. Predimensionamiento

2.1 Vigas

2.2 Losa Aligerada

2.3 Columnas

2.4 Zapatas

3. Metrado de cargas

4. Ubicación del centro de masa

5. Análisis Sísmico Estático

6. Modelación con el Software SAP2000

7. Innovación 1

8. Innovación 2

9. Innovación 3

CAPÍTULO 0: INTRODUCCIÓN

CAPÍTULO 1: DATOS PRELIMINARES

Se tiene una edificación de concreto armado de 4 pisos, tipo aporticado, cuyas dimensiones y características son las siguientes:

Especificaciones:

f ´ c=210 kg /cm2

f y=4200kg /cm2

Según Norma (E060-2010)

Ubicación:

Dimensiones en Planta:

L1: HERBERTH L 1=8 m

L2: ARRIETA L 2=7 m

L3: FLORES L 3=6 m

Diafragma Horizontal:

Losa Aligerada.

Uso:

El uso de la edificación es única y exclusivamente para viviendas. (planta típica “A”)

Tipo de Suelo:

suelo rígido

Asumimos una resistencia de suelo de 3.00 kg/cm2

Figura 1.1: Vista en Planta del Piso Típico

Figura 1.2: Elevación frontal de le edificación

CAPÍTULO 2: PREDIMENSIONAMIENTO

1. PREDIMENSIONAMIENTO DE LOS PRINCIPALES ELEMENTOS ESTRUCTURALES

RESISTENTES.

Para el pre dimensionamiento de los diferentes elementos de la estructura, usaremos las

fórmulas dadas por el ACI (American Concrete Institute), para hallar las medidas estimadas,

luego verificarlas y con ellas llevar a cabo el metrado de cargas respectivo de toda la edificación.

2.1.1 PREDIMENCIONAMIENTO DE VIGAS

Las vigas se dimensionan considerando la mayor luz libre, por lo general el peralte está en el orden de 1/10 a 1/12 de la luz. En nuestro caso la luz libre máxima en el eje X es 7,00 m y en el eje Y es 8,00 m.

La norma E-060 (Concreto Armado) indica que las vigas deben tener un ancho mínimo de 25 cm para el caso que formen pórticos o elementos sismo-resistentes de concreto armado.

Eje X:

h12

=7,0012

=0,58 m

Por lo tanto se adopta como valor 0,60 m

Eje Y:

h12

=8,0012

=0,70 m

De acuerdo con la norma se eligió un ancho de 30 cm para todas las vigas.

La norma E-060 en su artículo 10.4 establece que para vigas continuas o que formen pórticos, si el peralte es mayor que L/16 entonces no será necesario verificar las deflexiones.

Eje X:

7,0016

=0.44m<0.60 m

Eje Y:

8,0016

=0.50m<0.70 m

El criterio de pre dimensionamiento será

l12

≤h≤ l10

b≥ l10

l= Longitud de vano en su valor máximo.

b: Ancho minimo para pórticos de hormigón armado.

h: canto de viga.

Según la Figura 1.1 el vano máximo para una viga es de 8 metros. Al objeto de ajustar en la medida de lo posible el peso de nuestra estructura, se diseñarán diferentes vigas para cada uno de los diferentes vanos que la definen. Esto nos permitirá reducir la masa inercial y con ello las fuerzas sísmicas correspondientes.

8 ,0012

=0,7 mt≤h1≤8 ,0010

=0,8 mt⇒b1=0 ,80

2=0,4 mt

7 ,0012

=0,6 mt≤h2≤7 ,0010

=0,7 mt ⇒b2=0 ,70

2=0,4 mt

6 ,0012

=0,5mt≤h3≤6 ,0010

=0,6mt ⇒b3=0 ,60

2=0,3mt

VIGAS

V1h1(m) = 0,80

Long. 1b1 (m) = 0,40

V2h2(m) = 0,70

Trans.b2 (m) = 0,40

V3h3(m) = 0,60

Long. 2b3 (m) = 0,30

2.1.2 PREDIMENCIONAMIENTO DE LOSA ALIGERADA

El criterio según norma E060:

h≥ l25

En este caso por motivos operativos nos vemos obligados a tomar un mismo canto de losa. Al ser losa aligerada, tomaremos el vano de menor luz que es de 6,00 mt (ver Figura 1 1).

h≥ 625

=0 .24 mt⇒h=0. 25 mt

h = 25cm para luces comprendidas entre 6,5 y 7,5mts

2.1.3 PREDIMENCIONAMIENTO DE COLUMNAS

El criterio de la norma E-060 para el predimensinamiento de las columnas:EC1.1

Para columnas centradas Para columnas excéntricas y esquinadas

AC= Pu×1,1

0 ,45×f ´ c

AC= Pu×1,1

0 ,35×f ´ cPu: Peso tributario sobre la columna

Dónde:

Pu= Peso estimado

kp

m2 x Área tributaria sobre la columna x N° de pisos

En la Tabla 1. 1 .podemos ver el resumen de medición correspondiente al peso estimado por unidad de área.

Tabla 1. 1 Tabla Resumen de Pesos por unidad de área Estimados por Piso

Elemento Pesos Estimados kp/m2

Columna + Viga 200

Losas 300

Acabados Piso 100

Tabiqueria 150

100

Sobrecarga Uso 200

Total kp/m2 1050

Con los pesos por unidad de área estimados, se procede a predimensionar las diferentes columnas. Se cogerá como peso tributario final 1500 Kgr/m2.

Tabla 1. 2 Tabla Resumen De La Ecuación Ec1.1 Utilizada Para El Predimensionamiento De Columnas

PREDIMENCIONAMIENTO COLUMNAS

TIPO P (kg/m2)Area

Tributaria (m2)

F´c (kg/m2)

N° (pisos)

a (cm2)

RAIZ DE ACOLUMNA

DIMENCIONES(cm)

C1 (esq) 1500 10.5 210 4 942.86 30.70597894 35X35C2 (esq) 1500 14 210 4 1257.1 35.45621042 40X40C3 (exc) 1500 24 210 4 2155.1 46.4230766 50X50C4 (exc) 1500 28 210 4 2514.3 50.14265364 55X55C5 (exc) 1500 28 210 4 2514.3 50.14265364 55X55C6 (exc) 1500 21 210 4 1885.7 43.42481187 45X45C7 (cent) 1500 49 210 4 3422.2 58.49976258 60X60C8 (cent) 1500 56 210 4 3911.1 62.5388768 65X65

Las dimensiones uniformizadas de columnas se muestran en la siguiente tabla1.3.

Tabla 1. 3 Tabla resumen

Según el área tributaria se han determinado 8 tipos de columnas como se muestra en la siguiente figura 1.3

TIPO a (m)C1 0.35C2 0.40C3 0.50C4 0.55C5 0.55C6 0.45C7 0.60

C8 0.65

Figura 1 3-Representación esquemática de las Áreas Tributarias.

2.1.4 PREDIMENCIONAMIENTO DE ZAPATAS

EC1.2

AZ=Pservicioσ t−0 .1σ t

P= Peso x Área Tributaria. (Kp/m2).

A: Área Tributaria (m2). σ : Resistencia del suelo. (Kp/cm2).

En la Figura 1.4 se representa el método a seguir para determinar la carga P a utilizar en las expresiones EC1.2. En este caso se ha representado para una zapata esquinera, igualmente será aplicado para otro tipo de zapata.

Figura 1.4-Detallado gráfico para el cálculo de la carga tributaria sobre una zapata

El terreno donde se encuentra la edificación aporticada está catalogado como Rígido, por lo que la resistencia del suelo a utilizar en el cálculo de las zapatas será de 3.00 Kg/cm2.

Tabla 1.4 Tabla resumen de la Ecuación EC1.2 utilizada para el predimensionamiento de zapatas por distribución de tensiones en el terreno.

ZAPATAS CUADRADAS

TIPO P (kg/m2)Área

Tributaria (m2)

A (cm2) B (cm)

Z1 (esq) 4,000.00 10.5 3.00 15555.56 124.72Z2 (esq) 4,000.00 14 3.00 20740.74 144.02Z3 (exc) 4,000.00 24 3.00 35555.56 188.56Z4 (exc) 4,000.00 28 3.00 41481.48 203.67Z5 (exc) 4,000.00 28 3.00 41481.48 203.67Z6 (exc) 4,000.00 21 3.00 31111.11 176.38Z7 (cent) 4,000.00 49 3.00 72592.59 269.43Z8 (cent) 4,000.00 56 3.00 82962.96 288.03

El segundo requisito importante de diseño en las zapatas es su resistencia a cortante. El canto de la zapata viene dado por su dimensionamiento como pieza de hormigón (cálculo de Estructural), Por razones económicas el canto debe ser el menor posible, siendo el óptimo aquél por debajo del cual es necesaria la armadura de cortante. Para evitar tanteos de comprobación a cortante y punzonamiento, en la mayoría de las ocasiones se adopta un canto útil de.

EC 1.3

V: mayor de los vuelos en las dos direcciones principales.

El canto mínimo no será inferior a 25 cm para zapatas aisladas de hormigón armado. Por motivos fundamentalmente operativos de construcción (anclajes, estribos, patillas, etc.), no es recomendable bajar de 40 cm. (Rodríguez Val, 2010).

En base a este criterio se adopta un canto de zapata de 0.6 metros. Se comprueba, con la zapata de mayor ancho, el canto que sería necesario adoptar para cumplir con la condición de la ecuación EC1.3.

d≥

(2 . 43−0. 6 )mt2

1. 5=0 . 6mt

Comprobamos si realmente este canto es suficiente para resistir el cortante y punzonamiento al que van a estar sometidas las zapatas según el metrado de cargas llevado a cabo.

d≥ v1 .5

Figura 1.5 Representación gráfica del cálculo de comprobación a cortante para zapata aislada. EHE(Instrucción del Hormigón Estructural)

Figura 1.6 Representación gráfica del cálculo de comprobación a punzonamiento para zapata aislada. EHE (Instrucción del Hormigón Estructural)

Comprobación a Cortante:

Cálculo de cortante

EC1.4

V d=σ td .b .( v−d )

σ td=3 Kp

cm2

Cálculo de cortante último

V U 2=f cvb . d

Resistencia convencional del hormigón a cortante

f cv=0 .12. ε .(100 . ρ1 . f ck )1/3

ρ1=0 . 02

ε=1+√200d

Aplicamos las ecuaciones planteadas en EC1.4

Para las dimensiones de zapatas fijadas en la Tabla 1. 3. Al objeto de simplificar los cálculos e ir haciendo el edificio homogéneo en elementos, se han fijado tres tipos de zapatas que tratan de unificar las medidas obtenidas anteriormente. Zapata I: 140x140cm (Z1 y Z2)Zapata II: 200x200cm (Z3, Z4, Z5 y Z6)Zapata III: 280x280cm (Z7 y Z8)

ε=1+√200600

=1 . 577

f cv=(0 .12 )(1 .577)(100 )(0 . 02)(21N

mm2)1/3=0. 657

N

mm2

Tabla 1.5 Tabla resumen de zapatas y su comprobación a cortante

CAPÍTULO 3: METRADO DE CARGAS