HAV2. pre dimensionamiento 2013 ii

UNIVERSIDAD NACIONAL DEL ALTIPLANO PUNO

ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA CIVIL

ANALISIS ESTRUCTURAL I

ESTRUCTURACIÓN Y PREDIMENSIONAMIENTO

Mg.Sc. Héctor AROQUIPA VELASQUEZ

PUNO, SETIEMBRE 2013

2

ING. HECTOR AROQUIPA VELASQUEZ - EPIC 2013

LA INGENIERÍA ESTRUCTURAL

• Ingeniería estructural es la aplicación de los conocimientos dela Mecánica, ciencia que estudia las fuerzas y sus efectos, alarte de diseñar estructuras.

• En el análisis estructural conjugamos conocimientos de cienciasbásicas aplicadas al arte de la ingeniería para encontrar fuerzasy deformaciones en una estructura.


OBJETIVOS DE LA INGENIERÍA ESTRUCTURAL

Objetivo General

Identificar, estudiar alternativas, seleccionar, analizar y verificarresultados de la solución estructural a un problema ingenieril,teniendo presentes los criterios de funcionalidad, economía yseguridad.

En el diseño estructural completo se distinguen dos etapas:análisis y diseño.


Objetivo del Análisis

Determinar fuerzas internas (axiales, cortantes, momentos) ydeformaciones de una estructura, sobre la base de: una formadada de la estructura, del tamaño y propiedades del materialusado en los elementos y de las cargas aplicadas.



Objetivo del Diseño

Selección de la forma, de los materiales y detallado (dimensiones, conexiones y refuerzo) de los componentes que conforman el sistema estructural.

Ambas etapas son inseparables, parecería que se empieza por el diseño, ya que es en esta etapa donde se crea y luego se analiza, pero las cosas no terminan ahí, se requiere verificar que las fuerzas encontradas en el análisis, si son soportadas y resistidas con los materiales y dimensiones seleccionadas, por lo tanto volveríamos al diseño, es decir, el proceso es iterativo.



CAPITULO II

ESTRUCTURACION Y PREDIMENSIONAMIENTO


GENERALIDADES

DESARROLLO DE LA MEMORIA DESCRIPTIVA DEL PROYECTO.

A. EXPLICAR LAS CARACTERÍSTICAS DEL ANTEPROYECTO ARQUITECTÓNICO.

Ambiente.

Servicios

Áreas de uso

1.2. PRE-DIMENSIONAMIENTO


• Estudio del suelo:

• 𝐺𝑟𝑎𝑣𝑎 𝑎𝑟𝑒𝑛𝑜𝑠𝑎 𝑏𝑖𝑒𝑛 𝑔𝑟𝑎𝑑𝑢𝑎𝑑𝑎.

• 𝐶𝑎𝑝𝑎𝑐𝑖𝑑𝑎𝑑 𝑎𝑑𝑚𝑖𝑠𝑖𝑏𝑙𝑒 = 4 𝑘𝑔/𝑐𝑚2

• 𝐸𝑚𝑝𝑢𝑗𝑒 𝑎𝑐𝑡𝑖𝑣𝑜 (𝐾𝑎) = 0.29

• 𝑃𝑟𝑜𝑓𝑢𝑛𝑑𝑖𝑑𝑎𝑑 𝑚í𝑛𝑖𝑚𝑎 𝑑𝑒 𝑐𝑖𝑚𝑒𝑛𝑡𝑎𝑐𝑖ó𝑛 = 1.20 𝑚.

• Características y propiedades de los materiales:

• Concreto:

• 𝑅𝑒𝑠𝑖𝑠𝑡𝑒𝑛𝑐𝑖𝑎 𝑛𝑜𝑚𝑖𝑛𝑎𝑙 𝑎 𝑐𝑜𝑚𝑝𝑟𝑒𝑠𝑖ó𝑛 = 𝑓´𝑐 = 210 𝑘𝑔/𝑐𝑚2

• 𝑀ó𝑑𝑢𝑙𝑜 𝑑𝑒 𝑒𝑙𝑎𝑠𝑡𝑖𝑐𝑖𝑑𝑎𝑑 = 𝐸𝑐 = 200,000 𝑘𝑔/𝑐𝑚2 = 2´000,000 𝑡𝑜𝑛/𝑚2

• 𝑀ó𝑑𝑢𝑙𝑜 𝑑𝑒 𝑃𝑜𝑖𝑠𝑠𝑜𝑛 = 0.15

• Acero de Refuerzo:

• 𝐶𝑜𝑟𝑟𝑢𝑔𝑎𝑑𝑜, 𝑔𝑟𝑎𝑑𝑜 60, 𝑒𝑠𝑓𝑢𝑒𝑟𝑧𝑜 𝑑𝑒 𝑓𝑙𝑢𝑒𝑛𝑐𝑖𝑎 ( 𝑓𝑦 ) = 4200 𝑘𝑔/𝑐𝑚2 =4.2 𝑡𝑜𝑛/𝑐𝑚2

• 𝑀ó𝑑𝑢𝑙𝑜 𝑑𝑒 𝑒𝑙𝑎𝑠𝑡𝑖𝑐𝑖𝑑𝑎𝑑 = 𝐸𝑠 = 2´000,000 𝑘𝑔/𝑐𝑚2

• 𝐷𝑒𝑓𝑜𝑟𝑚𝑎𝑐𝑖ó𝑛 𝑎𝑙 𝑖𝑛𝑖𝑐𝑖𝑜 𝑑𝑒 𝑙𝑎 𝑓𝑙𝑢𝑒𝑛𝑐𝑖𝑎 = 𝜇 = 0.0021

• Ladrillo.

B. CARACTERÍSTICAS DE LOS MATERIALES.


USO PARA EL DISEÑO DE CONCRETO ARMADO Y CONCRETO SICLOPEO

• Reglamento Nacional de Edificaciones (RNE)

• Norma E-020 → Determinación de Cargas (pesos propios, S/C)

• Norma E-030 → Determinación de Fuerzas Sísmicas

• Norma E-060 → Diseño sísmico en Concreto Armado

• Norma E-070 → Diseño en Albañilería

• Norma E-050 → Aspectos relativos a Suelos y Cimentaciones.

• Código – Instituto Americano Del Concreto. (ACI - 318).

B. NORMATIVIDAD Y CÓDIGOS DE DISEÑO.


B.1. CARGAS ACTUANTES.


LOCALES EN EDIFICIOS DE VIVIENDAS /m2

Azoteas y/o terrazas donde pueden congregarse personas con fines de recreación y observación

300

Azoteas accesibles 200

Azoteas inaccesibles 100

Baños 200

Balcones 300

Cocinas 200

Comedores y lugares de estar 200

Dormitorios 200

Escaleras (medidas en proyección horizontal) 300

Rellanos y corredores 300

OTROS LOCALES (no pertenecientes a viviendas unifamiliares) /m2

Archivos 500

Aulas 350

Baños 200

Bibliotecas 500

Cocinas 400

Comedores 300

Cuartos de máquinas y calderas 750

Dormitorios 250

Escaleras (medidas en proyección horizontal) 400

Gimnasios 500

Lavaderos 300

Locales para reunión con asientos fijos 300

Locales para reunión sin asientos fijos 350

Oficinas 250

Rampas para vehículos de peso inferior a 2500 daN 500

Rellanos y corredores 400

Salones de baile 500

Tribunas con asientos fijos 500

Tribunas sin asientos fijos 750

Vestuarios 250


A. Consiste en la elección de los elementos estructurales y su distribución en base a los ejes primarios y secundarios (por recepción de carga).

B. La distribución en base a los ejes es aprovechar la regidez de las mismas.

C. ESTRUCTURACIÓN.


Elementos estructurales:

• Losa

• Vigas

• Columnas

• Muros de Corte

• Cimientos.



• Tipos de Losas

• Losa macizas

• Losas nervadas

• Losas aligeradas

SEGÚN LAS CONDICIONES DE APOYO

SEGUN LA DIRECCIÓN DEL ARMADO

SEGÚN EL MATERIAL Y MÉTODO CONSTRUCTIVO

SEGÚN SU SECCIÓN TRANSVERSAL


http://civil.cicloides.com/losas/3.2.1/








• Tipos de vigas



• COLUMNAS

• PLACAS – MUROS DE CORTE

Elementos estructurales:ING. HECTOR AROQUIPA VELASQUEZ - EPIC 2013

A. LOSAS ALIGERADOS

El Reglamento Nacional de Construcciones da peraltes mínimos para no verificar deflexiones: “ En losas aligeradas continuas conformadas por viguetas de 10 cm. de ancho, bloques de ladrillo de 30 cm. de ancho y losa superior de 5 cm. con sobrecargas menores a 300 Kg/cm2 y luces menores de 7.5 m. , el peralte debe cumplir (se recomienda la siguiente relación) :

𝒉 ≥ 𝑳 / 𝟏𝟖 (1)

𝒉 ≥ 𝑳 / 𝟐𝟓 (2)

Donde:ℎ → 𝑝𝑒𝑟𝑎𝑙𝑡𝑒 𝑑𝑒 𝑙𝑎 𝑙𝑜𝑠𝑎𝐿 → 𝑙𝑜𝑛𝑔𝑖𝑡𝑢𝑑 𝑚𝑎𝑠 𝑐𝑟𝑖𝑡𝑖𝑐𝑎 (𝑒𝑛𝑡𝑟𝑒 𝑒𝑗𝑒𝑠 𝑑𝑒 𝑐𝑜𝑙𝑢𝑚𝑛𝑎)

𝑙/18→ material de pésima calidad, mano de obra no calificada y equipos y herramientasconvencionales.

𝑙/25 → material de buena calidad, mano de obra calificada y equipos y herramientasadecuados.



A. LOSAS ALIGERADOS

De las relaciones anteriores, podemos dar los siguientes criterios de dimensiones:

PERALTE DE LOSA LUZ MAS CRITICA (M)

ℎ = 17 𝑐𝑚 < 4 𝑚

ℎ = 20 𝑐𝑚 4 𝑚.≤ 5.5 𝑚.<

ℎ = 25 𝑐𝑚 5 𝑚.≤ 6.5 𝑚.<

ℎ = 30 𝑐𝑚 6 𝑚.≤ 7.5 𝑚.<



B. LOSAS MACIZAS

De las relaciones anteriores, podemos dar los siguientes criterios de dimensiones:

PERALTE DE LOSA LUZ MAS CRITICA (M)

ℎ = 12 @ 13 𝑐𝑚 𝐿 < 4 𝑚

ℎ = 15 𝑐𝑚 L ≤ 5.5 𝑚.

ℎ = 20 𝑐𝑚 𝐿 ≤ 6.5 𝑚.

ℎ = 25 𝑐𝑚 𝐿 ≤ 7.5 𝑚.



C. LOSAS NERVADAS

DISPOSICIONES PARA LOSAS NERVADAS – E 60

• 8.11.1 Las losas nervadas consisten en una combinación monolítica de nervios o viguetas regularmente espaciados y una losa colocada en la parte superior que actúa en una dirección o en dos direcciones ortogonales.

• Para viguetas de distancias separadas en 70 cm. Se puede considerara el siguiente dimensionamiento.


ANCHO DE VIGUETA PERALTE LUZ

10 @ 15 𝑐𝑚 35 cm L < 7.5 𝑚

10 @ 15 𝑐𝑚 40 cm L < 8.5 𝑚

10 @ 15 𝑐𝑚 50 cm L < 9.5 𝑚


D. VIGAS - PERALTE. (principales)

Al pre dimensionar las vigas, se tiene que considerar la acción de cargas de gravedad y de sismo. Hay criterios prácticos que, de alguna manera, toman en cuenta la acción de combinada de cargas verticales y de sismo, a continuación se muestra alguno de estos criterios.

𝒉 = 𝑳 / 𝟏𝟎 (1)

𝒉 = 𝑳 / 𝟏𝟐 (2)

Donde:

criterio práctico frente a sismosℎ → 𝑝𝑒𝑟𝑎𝑙𝑡𝑒 𝑑𝑒 𝑙𝑎 𝑣𝑖𝑔𝑎𝐿 → 𝑙𝑜𝑛𝑔𝑖𝑡𝑢𝑑 𝑚𝑎𝑠 𝑐𝑟𝑖𝑡𝑖𝑐𝑎 (𝑒𝑛𝑡𝑟𝑒 𝑒𝑗𝑒𝑠 𝑑𝑒 𝑐𝑜𝑙𝑢𝑚𝑛𝑎)

𝑙/10→ material de pésima calidad, mano de obra no calificada y equipos y herramientasconvencionales.

𝑙/12 → material de buena calidad, mano de obra calificada y equipos y herramientas adecuados.



E. VIGAS – BASE (principales)

𝒃 = 𝒉/𝟐 (1)

𝒃 = 𝟐𝒉 / 𝟑 (2)

Donde:𝑏 → 𝑏𝑎𝑠𝑒 𝑑𝑒 𝑙𝑎 𝑣𝑖𝑔𝑎ℎ → 𝑝𝑒𝑟𝑎𝑙𝑡𝑒 𝑑𝑒 𝑙𝑎 𝑣𝑖𝑔𝑎

𝐵𝑎𝑠𝑒 𝑚í𝑛𝑖𝑚𝑎 𝑠𝑒𝑔ú𝑛 𝑛𝑜𝑟𝑚𝑎 𝐸 − 60 ; 𝑏 = 25 𝑐𝑚.

F. VIGAS SECUNDARIAS.

Se recomienda la siguiente relación:

𝒉 = 𝑳/𝟏𝟒 (1)

𝒃 = 𝒉/𝟐 (2)

Donde:𝑏 → 𝑏𝑎𝑠𝑒 𝑑𝑒 𝑙𝑎 𝑣𝑖𝑔𝑎ℎ → 𝑝𝑒𝑟𝑎𝑙𝑡𝑒 𝑑𝑒 𝑙𝑎 𝑣𝑖𝑔𝑎

𝐵𝑎𝑠𝑒 𝑚í𝑛𝑖𝑚𝑎 𝑠𝑒𝑔ú𝑛 𝑛𝑜𝑟𝑚𝑎 𝐸 − 60; 𝑏 = 25 𝑐𝑚



G. VIGAS

De las relaciones anteriores, podemos dar los siguientes criterios de dimensiones (como dimensiones usuales):

PERALTE DE VIGA Dimensiones (cm)

𝑙 ≤ 5.5 𝑚 25 × 50, 30 × 50

𝑙 ≤ 6.5 𝑚 25 × 60, 30 × 60; 40 × 60

𝑙 ≤ 7.5 𝑚 25 × 70; 30 × 70; 40 × 70; 50 × 70

𝑙 ≤ 8.5 𝑚 30 × 75; 40 × 75; 30 × 80; 40 × 80

𝑙 ≤ 9.5 𝑚 30 × 85; 30 × 90; 40 × 85; 40 × 90



H. COLUMNAS

Se siguió el criterio de dimensionamiento por carga vertical, puesen la edificación se ha usado el sistema mixto de pórticos ymuros de corte, el cual permite que los momentos en lascolumnas debido a sismo se reduzcan muy considerablemente.Para este tipo de edificio se recomiendan los siguientes criteriosde pre dimensionamiento:

a) Columnas Centrales : Área de columna =𝑃 (𝑠𝑒𝑟𝑣𝑖𝑐𝑜)

0.45∗𝑓´𝑐

b) Columnas Exteriores o Esquineras :

Área de Columna =𝑃 ( 𝑠𝑒𝑟𝑣𝑖𝑐𝑖𝑜 )

0.35 ∗ 𝑓´𝑐



I. PLACAS.

Es difícil poder fijar un dimensionamiento para las placas puesto que,como su principal función es absorber las fuerzas de sismo, mientrasmás abundantes o importantes sean tomarán un mayor porcentaje delcortante sísmico total, aliviando más a los pórticos.

• Para pre-dimensionar los muros se puede utilizar un métodoaproximado, el cual consiste en calcular las fuerzas cortantes en labase con el método establecido en la Norma E.060 e igualarlos a lasuma de la resistencia al corte de los muros, dada por:

𝑉𝑐 = 0.53 ∗ 𝑓 ′𝑐 ∗ 𝑏 ∗ 𝐿 .

donde: 𝑏 = 𝑒𝑠𝑝𝑒𝑠𝑜𝑟 𝑒𝑠𝑡𝑖𝑚𝑎𝑑𝑜 𝑑𝑒 𝑚𝑢𝑟𝑜𝑠

𝐿 = 𝑚𝑒𝑡𝑟𝑜𝑠 𝑙𝑖𝑛𝑒𝑎𝑙𝑒𝑠 𝑝𝑜𝑠𝑖𝑏𝑙𝑒𝑠 𝑑𝑒 𝑚𝑢𝑟𝑜𝑠

𝐸𝑠𝑡𝑒 𝑚é𝑡𝑜𝑑𝑜 𝑒𝑠 𝑟𝑒𝑓𝑒𝑟𝑒𝑛𝑐𝑖𝑎𝑙 𝑦 𝑠𝑒 𝑑𝑒𝑏𝑒𝑟á 𝑒𝑓𝑒𝑐𝑡𝑢𝑎𝑟 𝑢𝑛𝑎 𝑒𝑣𝑎𝑙𝑢𝑎𝑐𝑖ó𝑛𝑓𝑖𝑛𝑎𝑙 𝑙𝑢𝑒𝑔𝑜 𝑑𝑒 𝑟𝑒𝑎𝑙𝑖𝑧𝑎𝑟 𝑢𝑛 𝑎𝑛á𝑙𝑖𝑠𝑖𝑠 𝑠í𝑠𝑚𝑖𝑐𝑜.

1.2. PRE-DIMENSIONAMIENTO ING. HECTOR AROQUIPA VELASQUEZ - EPIC 2013

J. CISTERNA Y TANQUE ELEVADO

La cisterna será construida enconcreto armado en su totalidad, conparedes de espesor de 10 @ 20 cm. ,y estará ubicada en la parte baja deledificio. El tanque elevado serátambién de concreto armado en sutotalidad y estará ubicado encima dela escalera, las dimensiones seráncalculadas de acuerdo a lo estipuladoen el Título X del ReglamentoNacional de Construcciones.



K. ESCALERAS

• La escalera de concreto es una losa dentada e inclinada, quenos permite subir o bajar de un nivel a otro.

• Una escalera está conformada por tramos, descansos ybarandas. Los tramos están formados por escalones; y losescalones, por pasos y contrapasos



1.1. ESTRUCTURACION Y PREDIMENSIONAMIENTO


HAV2. pre dimensionamiento 2013 ii

Documents

Transcript of HAV2. pre dimensionamiento 2013 ii