UNIVERSIDAD DE LOS ANDES

SISTEMAS DE SOPORTE

PROFESOR: NICOLAS PARRA

SEBASTIAN ARTURO GARCIA NUEZ201213532

JUAN SEBASTIAN MORENO DELGADO201210761

GABRIEL ANDRES MOLINA SOLANO201216137

FACULTAD DE ARQUITECTURA Y DISEO

DEPARTAMENTO DE ARQUITECTURA

2013-I

1. Concepcin y planteamiento de la estructura

La estructura principal se plantea como un sistema combinado de prticos en concreto y muros estructurales en donde el prtico aporta para controlar la deflexin de las cargas verticales y el muro proporciona la resistencia ssmica al conjunto estructural.

Se plantean luces mximas de 7m y 5 m para no interferir con el programa arquitectnico propuesto.

El sistema de placa de entrepiso se define como una placa aligerada de vigas descolgadas que acta en una direccin y distribuye las cargas en viguetas de seccin b = 15cm, h = 50cm y un casetn de aligeramiento de 1.5 m. Adems de una torta superior de 60mm de espesor que corresponde a L/20 (Siendo L la distancia libre entre viguetas)

2. Anlisis de carga de la planta tpica y de cubierta

Planta tpica

Cargas muertas:

Placa Aligerada = 350Kg/m2

Acabados de piso = 120 kg/m2

Muros Divisorios:

Longitud total de los muros en planta = 262.9 m

Altura libre de muro divisorio = 2.40 m

Espesor muros divisorios = t = 0.15 m

Densidad muros divisorios en bloque de arcilla hueco = 1.4t/m3

Peso total de los muros = 132.5016 t

Carga por metro cuadrado en planta tipo = q = 265.5 Kg/m2

Total carga muerta planta tipo = 735.5 Kg/m2

Carga Viva para Edificio de Vivienda = 180 Kg/m2

Total carga para planta tipo = 916 Kg/m2

Total carga para planta tipo = 916 Kg/m2 x 498.96m2 (rea planta tipo) = 457 t

Cubierta

Carga Muerta Cubierta

Cubierta Liviana en teja = 20 Kg/m2

Carga Viva Cubierta

Cubierta Inclinada menor al 20% = 50Kg/m2

Total carga cubierta = 70Kg/m2

Total carga cubierta = 70Kg/m2 x 498.96m2 = 34.93 t

3. Predimensionamiento de vigas, columnas y muros estructurales

Predimensionamiento de Vigas

Calculo por Rigidez

h = L/18 (Al ser un sistema combinado de prticos y muros estructurales, las vigas actan para el control de deflexiones, nicamente para cargas verticales)

h = 7m/18

h = 0.38 m

h = 0.40 m

b= 0.25 m (Asumiendo zona de amenaza ssmica alta, y con una relacin h/b = 1.6)

Calculo Por Resistencia

Aferencia de la Viga = 6m

Carga Total en placa = 916 Kg/m2

Carga sobre la viga W= 916 Kg/m2 x 6m = 5496 Kg/m

Momento flector actuante = M = M = 22442 Kg/m

Altura efectiva de la viga para el momento actuante d =

K= 30 Kg/cm2 Constante que depende de la cuanta del refuerzo

b = 25 cm

Mu = 1.3 x M (Momento Mayorado)

d =

d = 62.37cm + 5cm (Recubrimiento de concreto)

d = 67.36cm

d = 68 cm

Predimensionamiento de Columna Critica

Cargas Muertas:

Placa Aligerada = 470 Kg/m2

Muros Divisorios = 265.5 Kg/m2

Total carga Muerta Placa = 735.5 Kg/m2

Total carga muerta cubierta = 20 Kg/m2

Cargas Vivas:

Vivienda = 180 Kg/m2

Cubierta inclinada menor al 20 % = 50 Kg/m2

rea en cm2 para la seccin de una columna

A= 10.1 x Pu x Ke

Ke = 1 (Altura libre de la columna h < 3.5 m)

rea Aferente = 35m2

Pu = P x 1.3

Carga total en la Columna P = ((Carga total por placa x numero de placas)+ Carga total cubierta)x rea Aferente

Carga Total en la Columna P = ((916 kg/m2 x 6) + 70 Kg/m2) x 35 m2

P = 194.81 t

Pu = 194.81 t x 1.3 = 253.253 t

rea para la seccin de la columna critica A= 10.1 x 253.253 x 1

A= 2558 cm2

A= cm2b = 50.58 cmb = 50cm

Se requiere una seccin cuadrada de 50 x 50 cumpliendo los requerimientos para una zona de amenaza ssmica alta donde b > 30

Calculo de muros estructurales

Altura total del edificio H = 21m

rea del piso tipo = 498.96 m2

Para un valor mximo de deriva del 1% escogiendo una relacin de esbeltez H/D = 6 Se obtiene un ndice de muros P = 0.7%

Se deben Ubicar Muros de Longitud D = 21m/6 = 3.5m ; Que ocupen un rea en planta de 0.007 x 498.96m2 = 3.49272m2

Un muro de 3.5m de longitud y 0.3m de espesor aporta un rea de 1.05 m2 al ndice requerido (3.49272m2). Por lo tanto son necesarios al menos 4 muros en cada direccin para cumplir con el ndice de muros en planta.

4. Teora

4.1 Defina y explique el concepto de las placas como Diafragma rgido en la estructura.

Las placas actan como diafragma rgido en la medida en que ligan todos los elementos en cada nivel, la accin del diafragma rgido garantiza que todos los elementos que conforman la placa de entrepiso sufrirn las mismas deformaciones y de esta manera la estructura funciona como una unidad en la que cada elemento ayuda a prevenir fallas, gracias a su rigidez en el plano y a sus propiedades mecnicas.

4.2 Defina ductilidad en una estructura y por que es importante para el diseo sismo resistente.

La ductilidad en la estructura es la capacidad que tiene para deformarse y alcanzar el rango plstico antes de fallar. Es importante en el diseo sismo resistente ya que una estructura dctil es capaz de absorber mejor la energa transmitida por las cargas soportadas; en caso de sismo, la estructura no colapsara sbitamente, sino que se deformara hasta el rango plstico del material, as permitiendo la evacuacin antes de fallar.

4.3 Enumere y explique brevemente las opciones para rigidizar y hacer mas eficientes las construcciones de prticos en acero.

Las opciones son:

Aumentar la altura de la seccin de los elementos estructurales para que de esta manera haya mayor inercia.

Implementacin de arriostramientos concntricos, invertidos o excntricos con el fin de soportar fuerzas horizontales.

Reducir la distancia entre apoyos con el fin de rigidizar mas la estructura (Reducir el esfuerzo flector de los elementos).

4.4 Como influye la inercia de una seccin en su resistencia a flexin.

Las vigas metlicas soportan fuerzas de flexin a lo largo de su eje, que generan esfuerzos de compresin y traccin. Dicho esfuerzo depende del momento producido por las cargas y la distancia de ellas al eje neutro de la seccin. De igual manera la inercia a lo largo del eje del perfil es inversamente proporcional al esfuerzo () y por tanto cuanto mayor sea la inercia, menor ser el esfuerzo a resistir y mejor ser la respuesta a flexin de la viga de acero.