Predimensionamiento Original

Analisis Estructural II VII Semestre Analisis Estructural de la Vivienda Multifamiliar

UNIVERSIDAD NACIONAL DANIEL ALCIDES CARRION

FACULTAD DE INGENIERIA ESCUELA DE FORMACION PROFESIONAL DE INGENIERIA CIVIL

CURSO : ANALISIS ESTRUCTURAL ICATEDRATICO : Ing. Edgar MANCILLA RODRIGUEZALUMNO : ANALISIS ESTRUCTURAL DE LA VIVIENDA MULTIFAMILIAR

PREDIMENSIONAMIENTO DE PORTICOS

I.- ALCANCE.-La Edificación y todas las partes son capaces de resistir las cargas, resultantes como consecuencia de su uso

estas actuarán en las combinaciones prescritas y no causarán esfuerzos que excedan los admisibles señalados

para cada material estructural propuesto.

II.- DEFINICIONES.-

2.1.- CARGA MUERTA. ( CM)-Es el peso de los materiales, dispositivos de servicio, equipos tabiques y otros elementos soportados por la

Edificación, incluyendo su peso propio, que se propone sean permanentes. Estos valores se determinarán por

medio de sus pesos específicos unitarios.

2.2.- CARGA VIVA (CV).-Es el peso de todos los ocupantes, materiales, equipos, muebles y otros elementos movibles por la edificación.

CARGA VIVA DEL PISOA continuación se resume las cargas mínimas repartida para los diferentes tipos de ocupación o uso.

OCUPACION O USO

HotelesCorredores y Escaleras 400.00Cuartos 200.00Instituciones PenalesZona de habitación 200.00Corredores y Escaleras 400.00OficinasExceptuando archivo y comput. 250.00Sala de archivo 500.00Sala de computación 350.00Corredores y Escaleras 400.00

III.- PREDIMENSIONAMIENTO DE ELEMENTOS ESTRUCTURALES.-

1.- PREDIMENSIONAMIENTO DE COLUMNAS.-

n > 1/3 Falla Frágiln < 1/3 Falla Dúctil

DONDE:b = Dimension MenorD = Dimension MayorP = Carga total que soporta la columnan = Valor que depende de la posicion de la columnaf'c = Resistencia del concreto a la compresion

CARGAS REPARTIDAS Kg/m2


VALORES DE "n"TIPO UBICACIÓN CARGA

C1 Para los Primeros pisosn = 0,30

n = 0,25

C2 y C3n = 0,25

C4n = 0,20

siguientes pesos unitarios nos permiten determinar algunas cargas permanentes de uso frecuente.

DATOS DE CARGA

AREA T. : 22.61 m² CM 53133 KgP. VIGA : 100 Kg/m²P. ACAB. : 150 Kg/m² CV 22610 KgP. TABIQ. : 120 Kg/m²P. PROPIO : 100 Kg/m² PG 75744 KgNº PISOS : 5

SOBRECARGA (CARGA VIVA)

VIVIENDA : 200 Kg/m²

DATOS DE COLUMNA:

P : 1,10 PGn : 0.3

Fy : 4200 Kg/cm²F'c : 210 Kg/cm²

Finalmente reemplazando en la siguiente expresión, obtendremos las dimensiones de la columna.

b x D 1322.51 cm2

Columna Interior

P = 1,10PG

C1 para los últimos pisos superiores

Columna Interior

P = 1,25PG

Columnas Externas de

Pórticos Interiores

P = 1,25PG

Columna de Esquina

P = 1,50PG

A.- Para hallar "P", se realiza el metrado de cargas (Carga Muerta y Carga Viva), teniendo en cuenta los

B.- Predimensionamiento de Columna.


El cual sera en (cm2): 36.37 cm X 36.37 cm

REDONDEANDO obtenemos: 40.00 cm X 40.00 cm

2.- PREDIMENSIONAMIENTO DE VIGAS.-

DATOS DE CARGA

P. VIGA : 100 Kg/cm²P. ACAB. : 150 Kg/cm²P. TABIQ. : 120 Kg/cm²P. PROPIO : 100 Kg/cm²Nº PISOS : 5

SOBRECARGA (CARGA VIVA)

VIVIENDA : 400 Kg/cm²

DATOS DE DISEÑO:

Fy : 4200 Kg/cm²F'c : 210 Kg/cm²Ln : 7.40 m

El momento flector último de una sección cualquiera puede expresarse como sigue:

Para una sección rectangular con acero solo en tracción, de acuerdo al ACI 381-05 se tiene, que el Momento

Último es:

Considerando la sección de momento positivo máximo, asumimos y reemplazamos en las expresiones

anteriores, obteniendo:

WU 0.139 Kg/cm²

Finalmente:

h 0.69 m

b 0.28 m

A.- Por Fórmulas:

Donde: Wu : carga por unidad de área. Ln : Longitud Libre B : Dimensión Transversal Tributaria α :Cociente de Momento. (Depende de la Ubicación de la sección y de las

restricciones en el apoyo de acuerdo al Método de los Coeficientes del ACI).

Donde: b : Ancho del bloque comprimido. ρ : % de refuerzo de acero (cuantía) d : Peralte efectivo.

α = 16

φ = 0.9

f’c = 210 Kg/cm2

fy = 4200 Kg/cm2

ρ = 0.007 (7%)

d = h/1.1

b = B/20

bmin = 0.25


Datos: REDONDEANDOh : 0.69 m h0 0.665 m h 0.70 mb : 0.28 m b 0.30 m

b0 : 0.30 m

Datos: REDONDEANDOh : 0.69 m h0 0.673 m h 0.70 mb : 0.28 m b 0.30 m

b0 : 0.30 m

Por lo tanto se la seccion de la viga quedará como se muestra en la figura.

3.- PREDIMENSIONAMIENTO DE MUROS DE SOTANO.-

DATOS DE EMS:

φ : 17º: 0.80 Kg/cm²

g : 1750.00 Kg/m3H : 3.50 m

B.- Corrección por Igualdad de Cuantía.

C.- Corrección por Igualdad de Rigideces.

qu

A.- Calculo de Empuje:

α = 16

φ = 0.9

f’c = 210 Kg/cm2

fy = 4200 Kg/cm2

ρ = 0.007 (7%)

d = h/1.1

b = B/20

bmin = 0.25

En la figura se Observa que la estructura está soportando cargas Verticales y Horizontales, las cargas verticales generalmente son transmitidas por pilares de la estructura o también por algún forjado, mientras que las cargas horizontales son producidas por el empuje de tierras.

Al estar impedido el corrimiento del muro en coronación y cimiento, su deformabilidad es muy reducida y nos encontramos en un caso de empuje al reposo. Suponemos que el muro se encofra a dos caras y una vez construidos tanto el muro como el forjado, se procede a la ejecución del relleno con material granular. Para el caso de relleno granular de densidad 1750=الkg/m3 y sobrecarga q=250kg/m2 sobre el relleno, la distribución de presiones se indica a continuación. Con una precisión aceptable, se sustituye la ley de presiones por una distribución rectangular para el caso de un sótano y birrectángula para el caso de dos sótanos.

0.70 m

0.30 m


En nuestro Caso Tenemos un solo sótano y por lo tanto, usamos el caso b.

k' 0.708

En el caso b tenemos como una carga Distribuida:

DATOS DE EMS:φ : 17 Kg/m² 3022.5 Kg/m²

: 250.00 Kg/m²g : 1750.00 Kg/m3H : 3.50 m

Calculando (Er) 10578.61 Kg

Calculando (Peso Ladr. Aprox.) 450.00 Kg

Alzado (0.25 x 2.70 x 2400) 1620.00 Kg

Veredas y/o aceras (2.50x0.40x1800) 1800.00 Kg

Zapata (aproximadamente) 3840.00 Kg

Donde φ es el ángulo de rozamiento del relleno.

q

B.- Esquema de Funcionamiento.

El esquema de funcionamiento de los muros de sótano es diferente al de los muros de contención. Si se considera el caso de la figura mostrada a continuación, frente a las acciones del terreno Er, la carga de la estructura sobre el muro N, el peso propio de la elevación Nm, el peso propio del cimiento Nc, y el peso del terreno, soleras y pavimento que gravitan sobre el cimiento Nt, el equilibrio del muro se consigue mediante la fuerza que ejerce el forjado sobre el muro T1, mediante el rozamiento del suelo de cimentación sobre la base del cimiento T2 y mediante una tensión uniforme δt repartida bajo el cimiento, todo los esfuerzos se consideran por metro lineal de Muro.

Al estar impedido el corrimiento del muro en coronación y cimiento, su deformabilidad es muy reducida y nos encontramos en un caso de empuje al reposo. Suponemos que el muro se encofra a dos caras y una vez construidos tanto el muro como el forjado, se procede a la ejecución del relleno con material granular. Para el caso de relleno granular de densidad 1750=الkg/m3 y sobrecarga q=250kg/m2 sobre el relleno, la distribución de presiones se indica a continuación. Con una precisión aceptable, se sustituye la ley de presiones por una distribución rectangular para el caso de un sótano y birrectángula para el caso de dos sótanos.

k´ = 1 – sen (17º) k´ = 0.7076


Mo 18512.6 Kg-m

Resolviendo con cuantia de p = 0.004 tenemos:d = 35 cm y comprobando con Cuantia Maxima tenemos:

d 19.00 mb 30.00 m

Resolviendo la ecuacion de segundo orden obtenemos:

B1 1.83 mB2 -1.80 mB3 1.85 m

Por lo tanto quedará:

B 1.85 m

4.- PREDIMENSIONAMIENTO DE LOSAS.-

Deflexiones Máximas en Losas:

C.- Dimensionamiento del Muro.

D.- Dimensionamiento de la Zapata.

A.- Especificaciones Codificadas para Losas.

Las losas son elementos estructurales bidimensionales, en los que la tercera dimensión es pequeña comparada con las otras dos dimensiones básicas. Las cargas que actúan sobre las losas son esencialmente perpendiculares al plano principal de las mismas, por lo que su comportamiento está dominado por la flexión.

El Reglamento Nacional de Construcciones y el ACI definen deflexiones máximas calculadas para losas macizas y nervadas que varían desde Ln/180 hasta Ln/480, dependiendo del uso de la losa.

Para el caso de losas rectangulares apoyadas sobre vigas de mayor peralte cuya relación lado largo / lado corto sea menor que 2, el cálculo de las deflexiones se realiza con tres ecuaciones propuestas por los códigos. La ecuación básica define una altura mínima genérica para la losa:


Los resultados de la ecuación anterior no deben ser menores que la siguiente expresión:

Donde:

H : peralte o espesor de la losa maciza o altura de inercia equivalente en la losa nervada

Ln : claro libre en la dirección larga del panel, medido de cara a cara de las columnas en losas sin vigas, y de cara a cara de las vigas en losas sustentadas sobre vigas

Fy : esfuerzo de fluencia del acero en Kg/cm2

m : promedio de los valores de a para las cuatro vigas en los bordes del panel, donde

a : relación entre E . I de la sección de la viga y E . I del ancho de la losa limitada lateralmente por las líneas de centro de los paneles adyacentes a cada lado de la viga (donde las hubiera)

b : relación de forma del panel = panel largo libre / panel corto libre

b s : relación entre la longitud de los bordes continuos del panel y el perímetro del panel (1 para un panel interior, ½ para un panel esquinero)

Así mismo, el valor obtenido con la ecuación básica no necesita ser mayor que la siguiente expresión:

Además de las expresiones anteriores, el Reglamento Nacional de Construcciones establece que la altura de las losas no debe ser menor que los siguientes valores:

Losas sin vigas o ábacos................................................. 12 cm Losas sin vigas pero con ábacos que cubran al menos Un sexto de la luz centro a centro y se proyecten por Debajo de la losa al menos h/4........................................ 10 cm Losas que tengan vigas en los cuatro bordes, con un Valor de a m por lo menos igual a 2.0............................... 9 cm

El Reglamento Nacional de Construcciones y el ACI también especifican un peralte mínimo de las losas armadas en una sola dire cción para limitar las deflexiones a valores razonables, cuando no se calculan deflexiones. La siguiente tabla puede ser usada también para losas bidireccionales sobre vigas de mayor peralte cuya relación lado largo / lado corto sea mayor que 2 (trabajan fundamenta lmente en la dirección corta), arrojando resultados conservadores.


En el plano tenemos como libremente apoyadas, con un máximo.

Ln 3.00 m H 0.15 m

En el plano tenemos para losas apoyadas en Vigas principales con un máximo.

Ln 3.00 m H 0.19 m

Redondeando:H 0.20 m

5.- PREDIMENSIONAMIENTO DE ESCALERAS.-

Con ambos extremos continuos con un máximo.

Ln 4.80 m H 0.17 m

Redondeando:

H 0.15 m

H 0.15 m

Con ambos extremos continuos con un máximo.

Ln 4.80 m H 0.17 m

Redondeando:

H 0.15 m

B.- Cálculo para Losa Maciza.

C.- Cálculo para Losa Aligerada.

A.- Cálculo para Escaleras Circulares de Acceso a SUM.

B.- Cálculo para Escaleras Recta de Acceso a SUM.

C.- Cálculo para Escaleras Circulares en Pisos.

Las Escaleras se diseñan de igual manera que una Losa Maciza en una dirección y por lo Tanto Su dimensionamiento es de la misma Manera en todos los casos Ver Plano.

Apoyados en los laterales de Muro de Cabeza y por lo Tanto el Acero principal seria en sentido Transversal y por lo tanto consideramos el espesor mínimo que es 12cm por lo que el espesor seria

Ø Ø (PLG) Ø (CM) AREA (CM2) CANTIDAD DE VARILLAS1 2 3

1/4 0.250 0.6350 0.32 0.32 0.63 0.95 3/8 0.375 0.9525 0.71 0.71 1.43 2.14 1/2 0.500 1.2700 1.27 1.27 2.53 3.80 5/8 0.625 1.5875 1.98 1.98 3.96 5.94 3/4 0.750 1.9050 2.85 2.85 5.70 8.55

1 1.000 2.5400 5.07 5.07 10.13 15.201 1/2 1.500 3.8100 11.40 11.40 22.80 34.201 3/8 1.375 3.4925 9.58 9.58 19.16 28.74

ITERACION DE ACERO

Mu (T-m) Fc´ (kg/cm2) Fy(kg/cm2) d (cm) b (cm) Ø20.00 210.00 4200.00 32.00 25.00 0.90

ACERO A UTILIZAR = Ø 1 3/8'' @ 33.8 cmØ 1 1/4'' @ 27.9 cmØ 1 '' @ 17.9 cm

As=Mu

Ø . Fy (d− a2 )

4 5 6 7 81.27 1.58 1.90 2.22 2.532.85 3.56 4.28 4.99 5.705.07 6.33 7.60 8.87 10.137.92 9.90 11.88 13.86 15.83

11.40 14.25 17.10 19.95 22.8020.27 25.34 30.40 35.47 40.5445.60 57.00 68.41 79.81 91.2138.32 47.90 57.48 67.06 76.64

β (beta) As a (cm) As (cm2)0.85 18.37 17.29 22.66

21.32 24.8023.34 26.0224.49 26.7825.21 27.2825.68 27.6125.99 27.8426.20 28.0026.35 28.1026.45 28.1826.52 28.2426.58 28.2826.61 28.3026.64 28.3226.66 28.3426.67 28.3526.68 28.3626.69 28.3626.69 28.3626.70 28.3726.70 28.3726.70 28.3726.70 28.3726.70 28.3726.70 28.3726.70 28.3726.70 28.3726.70 28.37

a=As .FyB . Fc ´ .b

IV.- METRADO DE CARGAS

METRADO DE CARGAS PARA EL PORTICO DEL EJE 7-7:

SEMI SOTANO

Peso del Aligerado (e=0.20) = 300 kg/m2 550 kg/m2Peso de Acabados = 100 kg/m2Peso Tabiqueria = 150 kg/m2

Según Norma E020 Acapite 3.4.1.4VIVIENDA UNIFAMILIAR 200 kg/m2

BARRA

VIVIENDA UNIFAMILIAR

VIGA 7.200 3960.00 1,440.00

1er. PISO:



BARRA


VIGA 7.200 3960.00 1,440.00

2do. PISO:



BARRA


VIGA 7.200 3960.00 1440.00

3ro. PISO:



BARRA


VIGA 7.200 3960.00 1440.00

4to. PISO:

Peso del Aligerado (e=0.20) = 300 kg/m2 500 kg/m2Peso de Acabados = 100 kg/m2Peso Tabiqueria Movil = 100 kg/m2


A.- CARGA MUERTA

WD

B.- CARGA VIVAWL

ANCHO TRIBUTARIO At (ml)

CARGA MUERTA WD

(Kg/ml) CARGA VIVA WL(Kg/ml)

A.- CARGA MUERTA

WD

B.- CARGA VIVAWL


CARGA MUERTA WD


A.- CARGA MUERTA

WD

B.- CARGA VIVAWL


CARGA MUERTA WD

(Kg/ml)CARGA VIVA WL(Kg/ml)

A.- CARGA MUERTA

WD

B.- CARGA VIVAWL


CARGA MUERTA WD


A.- CARGA MUERTA

WD

B.- CARGA VIVAWL

BARRA


VIGA 7.200 3600.00 1440.00

5to. PISO:

Peso del Aligerado (e=0.20) = 300 kg/m2 500 kg/m2Peso de Acabados = 100 kg/m2Peso Tabiqueria Movil = 100 kg/m2


BARRA


VIGA 7.200 3600.00 1440.00

AZOTEA:

Peso Tabiqueria Movil = 100 kg/m2 200 kg/m2Peso de Acabados = 100 kg/m2


BARRA


VIGA 7.200 1440.00 1080.00

De acuerdo a la Norma Sismo - resistente (RNC-97), se tiene los siguientes factores para laevaluación del cortante basal sísmico (H):

ZONA: 3Factor de Zona Z 0.4 h 17.20 m.Factor de Uso o Importancia U 1.5 Dx 7.20 m.Factor de Suelo S 1.2 Dy 5.65 m.Coeficiente Sismico 0.16 ≤ C = 0.8/(1+T/Ts) ≤ 0.4Factor de Reduccion por Ductilidad Rd 7Periodo Predominante del Suelo Tp 0.6Periodo T 0.05*h/(D)^0.5 Txx 0.32 seg.

Tyy 0.36 seg.C 0.52C 0.40

H = 0.04 g ;

g = Peso total, considerando 25% de sobrecarga(S/C)

CÁLCULO DEL PESO TOTAL DE LA ESTRUCTURA EN EL PORTICO ANALIZADO:

BARRA AREA TRIBUTARIO At (ml) WD (Kg) - CON EL 100% S/C


VIGA 123.840 458208.00 588240.00

g 458.21 TON. (CON EL 25% S/C)g 588.24 TON. (CON EL 100% S/C)

H 18.85 TON.


CARGA MUERTA WD


A.- CARGA MUERTA

WD

B.- CARGA VIVAWL


CARGA MUERTA WD


A.- CARGA MUERTAWD

B.- CARGA VIVAWL


CARGA MUERTA WD


C.- CARGA POR SISMO

WD (Kg) - CON EL 25% S/C

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