Análisis y Diseño Estructural de Un Edificio de Concreto Armado de 4 Niveles

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  • 5/24/2018 Anlisis y Diseo Estructural de Un Edificio de Concreto Armado de 4 Niveles

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    ANALISIS ESTRUCTURAL I TRABAJO ESCALONADOFAIN - ESIC

    ING. Edgar Chura

    TRABAJO ESCALONADO: ANALISIS ESTRUCTURAL I

    1 TITULOAnlisis y Diseo estructural de un edificio de concreto armado de 4 niveles

    2 OBJETIVOS Realizar el anlisis estructural de este proyecto aplicando las teoras

    estructurales, normas tcnicas. En este caso para las cargas estticas o

    tambin llamadas cargas de servicio.

    Aplicar el reglamento nacional de edificaciones para eldimensionamiento, estructuracin, metrado de cargas y anlisis

    estructural.

    Calcular los diagramas de envolventes de momentos flectores y fuerza

    cortante, tomando en cuenta el juego de sobre cargas.

    Adicionar el anlisis estructural del prtico principal utilizando el

    software o programas a si como, SAP, FTOOL.

    Al termino de este anlisis estaremos en la capacidad de poner enmarcha el mtodo aprendido en clase dictada por el docente de dicho

    curso.

    3 MEMORIA DESCRIPTIVA DEL PROYECTO

    PROYECTO : Anlisis y Diseo estructural de un edificio de Concreto

    Armado de 4 niveles.

    UBICACIN : Distrito: Tacna

    Provincia : Tacna

    Regin : Tacna

    3.1.- Antecedentes

    La edificacin consta de 4 plantas, y una azotea, todos los niveles estn

    destinadas para farmacia.

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    3.2.-Generalidades

    - Dimensiones

    Permetro : 80.44 m

    rea : 314.3 m2

    - condiciones

    Las condiciones en este local para el uso de farmacia ser adecuada,

    acondicionada segn el reglamento nacional de edificaciones para su

    debido uso.

    3.3- Descripcin del proyecto

    Para el anlisis estructural de la edificacin que esta destinada para

    farmacia presenta las siguientes cargas de acuerdo a las normas peruanas

    de estructuras E -20.

    CARGA MUERTA

    Piso terminado :120kg/m2

    Tabiquera repartida :280kg/m2

    Peso de la losa aligerada (h=0.20) :300kg/cm2

    Peso del concreto :2400kg/m3

    CARGA VIVA

    Sobre carga en azotea :120kg/m2

    Sobre carga de servicio : 400kg/m2

    Sobre carga en escaleras : 400kg/m2

    4 CONFIGURACION ESTRUCTURA L

    El modelado de la estructura se considera un sistema de prticos principales y

    secundarios. Este cuenta de elementos estructurales tales como vigas, columnas y

    losa.

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    PORTICOS

    Los prticos principales son las eje 1-1, 2-2, 3-3,4-4

    Los prticos secundarios son las del eje A-A, B-B, C-C y D-D.

    VIGAS

    las vigas principales son las eje 1-1, 2-2, 3-3, 4-4.

    Las vigas secundarias son las del eje A-A, B-B, C-C y D-D

    LOSAS

    El sistema de losas, se considera losa maciza tpica, su direccin esta dada

    por el tramo mas corto , es decir paralelo a los ejes A-A, B-B, C-C y D-D

    ALTURA DE EDIFICACIN

    La altura de piso terminado a fondo de techo es:

    Primer piso : 2.9m

    2doal 4topiso : 2.8m

    5 DIME NSIONAM IE NTO DE E LE M E NTOS E STRUCTURALE S

    a. Losa A li gerada

    h

    DETALLE DE ALIGERADO

    Se tiene dos extremos continuos segn Reglamento Nacional de Estructuras Norma E - 60 :

    El predimensionamiento de la losa aligerada para ambos extremos continuos es:

    h = L /25 h = Peralte mnimo de la viga

    h = 20.16 L = 504 cm (Luz libre mayor cara de col.)

    Por razones constructivas se tomara: b = 10.0 cm (ancho tributario para mom. - )

    h = 20 cm b = 40.0 cm (ancho tributario para mom. + )

    t = (espesor de la losa)

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    t = 5 cm Se usar ladrillo hueco de 30 * 30 * 15

    Entonces la altura de la losaser: h=20cm

    b.Viga principal

    Segn las normas peruanas de estructuras se debe cumplir lo siguiente:

    Para la altura de la viga:

    Por ser contina:

    cmh

    h

    libreluzLL

    h

    33.5012

    604

    12

    Por lo tanto se considera: h=50cm

    Para la base de la viga:

    Para luces de hasta 7m:

    cmb

    b

    hb

    355.1

    50

    5.1

    Las dimensiones de la viga principal y secundaria sern:

    .35

    .50

    .35

    .40

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    c. Columna(Eje 2 - Eje B)

    Asumiremos unas columnas de 45*45cm por considerarlas adecuadas para el

    uso de nuestra edificacin. Verificamos si esta seccin es la correcta mediante la

    siguiente expresin:

    )(45.0 / Ptxfycf

    PuAg

    Donde:

    fc= 210 kg/cm2

    fy= 4200 kg/cm2

    Pt = 0.02 (valor de la cuanta asumida)

    Pu = carga axial sobre la columna.

    Calculo de Pu estimado:

    METRADO DE COLUMNA NIVEL PISO TIPICO

    CARGA MUERTA

    peso propio de la columna (3.25+2*2.95)*0.4500*0.45*2400= 4446.9

    peso propio de la viga principal 0.5*0.35*3*5.8*2400 = 7308

    peso propio de la viga secundaria 0.4*0.35*3*4.81*2400 = 4848.48

    peso propio de la loza aligerada 3*27.90*0.20*300 = 40176

    peso por piso terminado 3*32.87*120 = 11833.2

    peso propio por tabiquera 3*32.87*280 = 27610.8

    96223.38

    CARGA VIVA

    s/c en tiendas 3*32.87*400 = 39444

    METRADO DE COLUMNA NIVEL AZOTEA

    CARGA MUERTA

    peso propio de la columna 2.95*0.45*0.45*2400 = 1433.7

    peso propio de la viga principal 0.5*0.35*5.80*2400 = 2436

    peso propio de la viga secundaria 0.4*0.35*4.81*2400 = 1616.16

    peso propio de la loza maciza 27.90*0.20*2400 = 13392peso por piso terminado 32.87*120 = 3944.4

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    22822.26

    CARGA VIVA

    s/c en azotea 32.87*120 = 3944.4

    entonces: Pu=1.4*Cm+1.7*Cv

    Cm= 96223.38+22822.26 Cv=39444+3944.4

    Cm= 119045.64 Cv=43388.4

    Pu=240424.18

    Reemplazando en la ecuacin, para calcular la seccin de la columna:

    2

    /

    27.1817'

    )02.0*4200210(*45.0

    18.240424'

    )(45.0'

    cmgA

    gA

    Ptxfycf

    PugA

    Ag=2025cm2 > 1817.27cm2 Entonces la seccin es adecuada!

    d. Escaleras

    PARA EL PRIMER PISO: consideramos 10 escalones

    cmCP 1510

    5.1

    P=25cm

    1.002.50

    1.50

    1.50 .15

    .25

    15.29

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    El espesor de la rampa de la escalera:

    -

    cmL

    t

    cmL

    t

    cmLt

    cmLt

    1420

    350

    25

    5.1720

    350

    20

    145.3*44

    5.105.3*33

    Se considera el promedio:

    Entonces h=15cm

    6) METRADO DE CARGA(reglamento de carga)

    METRADO DE CARGAS VERTICALES:

    6.1. METRADO DE CARGAS PARA LA LOSA ALIGERADA: ( t = 20 cm.)

    Carga muerta:* Peso propio de la vigueta : 1 * 0.1 * 0.15 * 2400 = 36 kg/ml

    * Peso propio de la losa : 1 * 0.4 * 0.05 * 2400 = 48 kg/ml* Peso de los ladrillos huecos : 1 * 8.0 * 100 / 30 = 26.7 kg/ml* Peso por piso terminado : 1 * 0.4 * 120 = 48 kg/ml* Peso por la tabiquera repartida : 1 * 0.4 * 280 = 112 kg/ml

    WD = 270.7 kg/ml

    Pero este peso es solo para una vigueta en un metro de losa hay 1/ 0.40 = 2.5 viguetas entonces:

    W = 270.7 * 2.50 = 676.75 kg/ml

    WD = 676.75 kg/ml

    Carga viva:

    * Sobrecarga en Edificio de : 1 * 0.4 * 400 = 160 kg/mlOficinas

    WL = 160 kg/ml

    Pero este peso es solo para una vigueta en un metro de losa hay 1/ 0.40 = 2.5viguetas entonces:

    W = 160.0 * 2.50 = 400 kg/ml

    WL = 400.0 kg/ml

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    Carga ltima:

    WU = 1.5 * WD + 1.8 * WL

    WU = 1735.000 kg/ml

    6.2. METRADO DE CARGAS PARA LA VIGA PRINCIPAL

    Para el clculo del peso propio de la losa se ha metrado de la siguiente forma para h = 20cm:

    Peso Propio de la Losa para un metro :

    * Peso propio de la vigueta : 1 * 0.10 * 0.15 * 2400 = 36 kg/ml* Peso propio de la losa : 1 * 0.05 * 0.40 * 2400 = 48 kg/ml* Peso de los ladrillos huecos : 8 * 100 / 30 = 27 kg/ml

    W = 111 kg/ml

    Pero este peso es solo para una vigueta en un metro de losa hay 1/ 0.40 = 2.5 viguetas entonces:

    W = 111 * 2.50 = 277 kg/ml

    El metrado da un peso por metro lineal de aprox. 277 kg/ml pero esto se hizo de forma didacticapara el clculo del peso de la losa se ha tomado el valor de 300 kg/m2 que es el adecuado paralosas aligeradas con h = 20 cm. segn el RNC.

    W = 300 kg/ml

    6.3VIGA PRINC. INTERM. 1,2,3 PISO

    Carga muerta:

    * Peso propio de la viga : 1 * 0.50 * 0.35 * 2400 = 420 kg/ml* Peso propio de la losa : 1 * 4.81 * 300 = 1443 kg/ml* Peso por piso terminado : 1 * 5.27 * 120 = 632.4 kg/ml* Peso por la tabiquera repartida : 1 * 5.27 * 280 = 1475.6 kg/ml

    WD = 3971 kg/ml

    Carga viva:

    * Sobrecarga en Edificio de : 1 * 5.27 * 400 = 2108