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UNIDAD ACADÉMICA DE INGENIERÍA CIVIL CARRERA DE INGENIERÍA CIVIL MACHALA 2017 JARAMILLO MAZA CRISTHIAN JONATHAN INGENIERO CIVIL ANÁLISIS COMPARATIVO DE ESFUERZOS MÁXIMOS EN CIMENTACIÓN DE VIVIENDA DE DOS PISOS, EN SISTEMAS ESTRUCTURALES: HORMIGÓN ARMADO VS ACERO ESTRUCTURAL.
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UNIDAD ACADÉMICA DE INGENIERÍA CIVIL
CARRERA DE INGENIERÍA CIVIL
MACHALA2017
JARAMILLO MAZA CRISTHIAN JONATHANINGENIERO CIVIL
ANÁLISIS COMPARATIVO DE ESFUERZOS MÁXIMOS ENCIMENTACIÓN DE VIVIENDA DE DOS PISOS, EN SISTEMAS
ESTRUCTURALES: HORMIGÓN ARMADO VS ACERO ESTRUCTURAL.
UNIDAD ACADÉMICA DE INGENIERÍA CIVIL
CARRERA DE INGENIERÍA CIVIL
MACHALA2017
JARAMILLO MAZA CRISTHIAN JONATHANINGENIERO CIVIL
ANÁLISIS COMPARATIVO DE ESFUERZOS MÁXIMOS ENCIMENTACIÓN DE VIVIENDA DE DOS PISOS, EN SISTEMAS
ESTRUCTURALES: HORMIGÓN ARMADO VS ACEROESTRUCTURAL.
UNIDAD ACADÉMICA DE INGENIERÍA CIVIL
CARRERA DE INGENIERÍA CIVIL
MACHALA15 de agosto de 2017
JARAMILLO MAZA CRISTHIAN JONATHANINGENIERO CIVIL
ANÁLISIS COMPARATIVO DE ESFUERZOS MÁXIMOS EN CIMENTACIÓN DEVIVIENDA DE DOS PISOS, EN SISTEMAS ESTRUCTURALES: HORMIGÓN
ARMADO VS ACERO ESTRUCTURAL.
MACHALA, 15 DE AGOSTO DE 2017
CARRION ROMERO LEYDEN OSWALDO
EXAMEN COMPLEXIVO
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U R K N DU
ANÁLISIS COMPARATIVO DE ESFUERZOS MÁXIMOS EN CIMENTACIÓN
DE VIVIENDA DE DOS PISOS, EN SISTEMAS ESTRUCTURALES:
HORMIGÓN ARMADO VS ACERO ESTRUCTURAL.
RESUMEN
En el presente trabajo se realizó un análisis para poder comparar 2 tipos de estructuras
sismo resistente tales como son hormigón armado y acero estructural respectivamente,
las viviendas son ambas de 2 plantas con secciones regulares, para efectuar el análisis se
tomó como referencias técnicas, las normas ecuatorianas de la construcción (NEC-2015)
así mismo el código internacional de construcción (ACI-2014).
Para realizar el análisis sísmico se emplearon todos los datos que tienen que ver con el
sector, revisando las normas de construcción (NEC–SE-SD) se determinó que se
empleara un factor z=0.4, con lo cual se pudo obtener el espectro de diseño de la
estructura, así como determinar las derivas y cortante basal de la misma.
Para efectuar este trabajo se tomó los planos de una vivienda ubicada en la urbanización
Celessia de la ciudad de Machala, donde se analizó los elementos estructurales que la
conforman, para de esta forma determinar lo requerido en nuestro problema central.
El software que se utilizó es el Etabs en el cual se determinó de manera muy eficiente el
comportamiento que tendrán las viviendas ante un evento sísmico y se pudo determinar
que las mismas cumplen con los requisitos mínimos establecidos en la normas que rigen
a este tipo de estructura (NEC 2015), así como también determinamos los esfuerzo que
cada una de las estructuras le transmite al suelo a través de las cimentación a cada uno de
los sistemas estructurales y de esta forma se pudo establecer cuánto varían los esfuerzos.
PALABRAS CLAVES: Análisis, hormigón armado, acero estructural, sísmico,
cortante.
COMPARATIVE ANALYSIS OF MAXIMUM EFFORTS IN FOUNDATION OF
TWO FLOORS, IN STRUCTURAL SYSTEMS: ARMED CONCRETE VS
STRUCTURAL STEEL.
ABSTRACT
In the present work an analysis was made to be able to compare 2 types of resistant
earthquake structures such as reinforced concrete and structural steel respectively, the
houses are both of 2 stories with regular sections, to carry out the analysis was taken as
technical references, norms (NEC-2015) as well as the International Construction Code
(ACI-2014).
In order to perform the seismic analysis we used all the data that have to do with the
sector, checking the construction standards (NEC -SE-SD) it was determined that a factor
z = 0.4 was used, Design of the structure, as well as determine the drift and basal shear.
In order to carry out this work we took the plans of a house located in the Celessia
urbanization of the city of Machala, where we analyzed the structural elements that make
it up, in order to determine what is required in our central problem.
The software used was the Etabs in which the behavior of the dwellings in a seismic
event was determined very efficiently and it was possible to determine that they comply
with the minimum requirements established in the rules governing this type of structure
(NEC 2015), as well as we determine the effort that each of the structures transmits to the
ground through the foundation to each of the structural systems and in this way it was
possible to establish how much the efforts vary.
KEYWORDS: Analysis, reinforced concrete, structural steel, seismic, shear
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CONTENIDO
1.-OBJETIVO GENERAL………………………………………………………….. 5
1.1Objetivos específicos……………………………………………………………... 5
2.-INTRODUCCIÓN………………………………………………………………... 5
3.1 Características de las viviendas……………………………………………….... 8
3.2 Carga muerta……………………………………………………………………. 9
3.3 Carga viva……………………………………………………………………….. 9
3.4 Carga sísmica……………………………………………………………………..9
3.5 Cálculo del cortante basal ……………………………………………………....11
3.6 Verificación de derivas de piso…………………………………….……........... 12
3.7 Modos de vibración……………………………………………………………...13
4. CONCLUSIONES……………………………………………………………….. 14
5. RECOMENDACIONES…. .……………………………………………………..15
6. REFERENCIAS………………………………………………………………….. 16
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1.-OBJETIVO GENERAL
Analizar estructuralmente dos viviendas de dos plantas, una de hormigón armado vs otra
de acero estructural, mediante el uso de un software estructural para establecer cuál de
estas estructuras transmite al suelo mayor esfuerzo máximo.
1.1 Objetivos específicos
➢ Elegir cuál de los programas estructurales es el adecuado para realizar el análisis
de los sistemas estructurales.
➢ Verificar que en ambas estructuras se cumpla las normas ecuatorianas de la
construcción establecidas en el capítulo de sismos (NEC-SE-DS).
➢ Elaborar un informe final en el cual se presentarán los resultados obtenidos en el
desarrollo de nuestro problema.
2.-INTRODUCCIÓN
Este trabajo tiene la finalidad de establecer la diferencia que existe al transmitir los
esfuerzos máximos al suelo a través de la cimentación entre un sistema estructural de
hormigón armado vs un sistema de acero estructural, y para tal efecto se empleara una
configuración arquitectónica similar para ambas estructuras, este cálculo es muy
importante realizarlo previo a la construcción de una vivienda puesto que al establecer
estos datos se puede determinar qué tipo de cimentación es recomendable para cada una
de las estructuras planteadas.
La cimentación tiene un papel fundamental puesto que de ella depende que la estructura
brinde un comportamiento óptimo ante un sismo, la mayoría de las veces no se le toma
mucha atención a este cálculo debido a que se centra más en el cálculo de los elementos
estructurales.
“En el diseño de cimentaciones debe cumplirse que las deformaciones no superen los
límites tolerables, los cuales son establecidos por criterios operacionales, durabilidad o
estéticos y se especifican en las normativas de estructuras o por el usuario o el proyectista
[1]”.
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“Durante un corto periodo de tiempo la tierra vibra por efecto de la energía que se libera
súbitamente y se transmite por los estratos del terreno. La vibración del suelo se
transmite a las edificaciones a través de la cimentación [2]”.
Para llevar a cabo el análisis se estableció como patrón de comparación la norma
ecuatoriana de la construcción (NEC 2015) en sus diferentes capítulos, tomando como
punto fundamental el de diseño sísmico (NEC-SE-DS), (NEC-SE-VIVIENDA),
(NEC-SE-AC), (NEC-SE-HM) debido a que las casas comparadas deben cumplir un
análisis de diseño estático basado en fuerzas (DBF), que es el que permite reemplazar la
fuerza lateral del sismo por una fuerza estática equivalente.
El diseño estático basado en fuerzas se lo realiza en todos las estructuras
“Adicionalmente se hicieron análisis no lineales ante carga estática para así verificar que
la respuesta inelástica fuera conveniente con las condiciones de diseño, mecanismos de
colapso columna fuerte- viga débil – contraviento más débil con una buena distribución
en la altura de la respuesta inelástica [3]”.
Los planos usados para la realización de este trabajo son los de la urbanización Celessia
que se encuentra ubicada en el sector sur en la ciudad de Machala por consiguiente está
dentro de la zona sísmica V del Ecuador en donde el factor de aceleración es 0.4 g valor
que se lo puede verificar dentro de las normas ecuatorianas de la construcción.
Los materiales principales empleados para estas viviendas son el hormigón y el acero que
son materiales muy conocidos a nivel mundial, pero se ha determinado que el hormigón
tiene mayor uso mundialmente en comparación con el acero.
“La calidad de los materiales utilizados y el adecuado proceso constructivo, son
fundamentales para que el comportamiento de la construcción sea lo más cercano al de
diseño, si el diseño y el suelo son idénticos, la falla y en algunos casos el colapso, puede
atribuirse a materiales que no cumplan las especificaciones y procesos constructivos
deficientes [4]”.
El Etabs es el programa empleado para efectuar este análisis debido a que es reconocido
a nivel mundial como el mejor programa al momento de analizar y diseñar edificaciones,
es el mejor si se desea analizar pórticos en 2D o efectuar análisis estáticos y dinámicos en
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la estructura, su nombre proviene de las siglas en inglés (extended three dimensional
analysis of building systems).
3.-DESARROLLO
La construcción de las viviendas debe estar controlada por algunos organismos y normas
que están establecidos para que las viviendas sean seguras estructuralmente, tales como:
El ministerio de desarrollo urbano y vivienda (MIDUVI), es el que controla el hábitat y
vivienda en el país, es por este motivo que tiene la función de elaborar la normativa que
aporta al desarrollo urbano, para que así existan ciudades consolidadas y las personas
tengan una vivienda digna, este organismo es el encargado de hacer que las NEC sean
aplicadas a todas las viviendas del país, tal y como lo establece el COOTAD desde enero
del 2014.
Las normas Ecuatorianas de la construcción (NEC 2015), tiene el propósito de controlar
los procesos de construcción y de esta forma cumplir con los requerimientos básicos de
seguridad y calidad en las edificaciones, es por este motivo que se establecen parámetros
basados en los siguientes criterios:
-Para la seguridad y salud determinar parámetros mínimos.
-Dar mejor calidad a los mecanismos de control y mantenimiento.
-Establecer los principios de diseño y montaje con niveles mínimos de calidad
-Establecer que el consumo energético sea mínimo y de mejor calidad
-Defender los principios de habitabilidad de las personas
El gobierno autónomo descentralizado Municipal de la ciudad de Machala (GAD),
cumple un rol fundamental en lo que tiene que ver a planeación urbana puesto que es el
encargado de establecer los permisos municipales para que las viviendas puedan ser
construidas dentro de los predios establecidos en dicha urbanización.
American Concrete Institute (ACI-2014) es la norma de construcción usada a nivel
mundial, es la base de todas las normas de construcción establecidas dentro de cada país
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puesto que es la que se encarga de realizar programas e investigaciones del concreto y los
diferentes materiales que se emplean en la construcción, la actual NEC de nuestro país
tiene base en esta norma americana de construcción.
La viviendas que se van a analizar son de 2 plantas con terraza, la primera planta es de
uso para sala comedor y la segunda plana es destinada para uso de dormitorios.
3.1 Características de las viviendas
La vivienda de hormigón armado cuenta con columnas de 25cm x 25cm y losas
alivianadas con un peralte de 25 cm en ambos pisos, la primera y segunda planta consta
con vigas internas de 35cm x 25cm y vigas externas de 30cm x 25cm todas son vigas
banda, y la mampostería confinada es de espesor de 10cm.
“El confinamiento en las conexiones debe consistir en hormigón exterior, o en estribos
cerrados o espirales interiores [5]”.
“Puede considerarse que el uso de columnas de hormigón de altas prestaciones es una
alternativa sostenible, puesto que conserva los recursos naturales y es el sistema más
usado a nivel mundial [6]”.
La vivienda de acero estructural cuenta con vigas tipo I (IPE 240), (IPE200) y (HEB100)
tanto en la primera como segunda planta, columnas de (15cm x 15cm) en toda la
vivienda, se usa losas tipo deck de 6.5cm de espesor, la mampostería empleada en la
construcción de esta vivienda es de hormipol.
“La barra de acero tipo I es una tipología estructural que ha tenido un desarrollo extenso,
su formulación ha sido objeto de revisión continuamente, intentando incorporar todos los
efectos observados experimentalmente, en este trabajo se presenta barras que incorporan
deformaciones a cortante y a torsión [7]”.
El área total de construcción es de 128.90m2 en la primera planta 57.50m2 y en la
segunda planta 71.4cm m2. Para determinar la carga muerta se procedió a realizar un
metrado de cargas el cual dio el siguiente resultado:
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HORMIGÓN ARMADO= 126.94 TON (ver detalle anexo N.-1)
ACERO ESTRUCTURAL=59.9 TON (ver detalle anexo N.-2)
La tipología de construcción es de pórticos resistente a momentos de hormigón armado
con vigas banda y columnas cuadradas y pórticos resistentes a momentos de acero
estructural con vigas en I y columnas de tubo cuadrado, para los sistemas estructurales
de hormigón armado y acero estructural respectivamente.
“En un pórtico la energía se disipa cuando los esfuerzos generados por el sismo en los
elementos estructurales superan la región elástica de los materiales y por lo tanto la
estructura recurre a la región inelástica [8]”.
Para las especificaciones técnicas de los elementos principales usados son las siguientes
en hormigón se utilizó una resistencia a la compresión de 210 kg/cm2, el acero de
refuerzo tiene un límite de fluencia de 4200 kg/cm2 y el acero A36 tiene un límite de
fluencia de 2530 kg/cm2.
“Para hacer un desarrollo sustentable es importante estudiar el uso de diferentes
materiales estructurales que ofrecen diferentes alternativas atractivas tanto en
especificaciones técnicas así como en lo económico y lo ambiental [9]”.
En ambas estructuras se realizará el análisis de todos los elementos estructurales
actuando en conjunto para así de esta forma establecer si cumplen las normas de diseño
sismo resistente, para posteriormente proceder a establecer cuál es el esfuerzo máximo
provocado por todas las CARGAS que actúan en cada estructura el cual es transmitido al
suelo a través de las columnas como carga axial hacia el suelo por medio de las
cimentaciones.
3.2 Carga muerta
Están considerados todos los pesos de los elementos fijos de la estructura tales como
mampostería, instalaciones eléctricas, instalaciones sanitarias y los demás acabados, el
programa mediante la función DEAD nos calcula automáticamente el peso de la
estructura.
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3.3 Carga viva
Para realizar la elección de esta carga se tomó como referencia lo que nos dicen las NEC,
y según lo establecido por la función que va a tener la vivienda se ha establecido que se
va a aplicar una carga viva de 200 kg/cm2 para cada piso de la estructura, este valor
establece el código para nuestra zona sísmica.
3.4 Carga sísmica
Para aplicar las cargas sísmicas se tomó como referencia lo establecido en las
(NEC-SE-VIVIENDA) en la cual está estipulado que no es necesario realizar un espectro
de respuestas tomando como referencia la zona de peligrosidad sísmica que rige en
nuestro país.
Tomando a continuación los datos que nos facilitan las NEC pertinentes a la zona donde
se va a realizar la vivienda, para así de esta forma poder obtener el cortante basal de la
vivienda:
(DATOS TOMADOS DE LAS NEC-DE-DS)
Según las NEC-SD-VIVIENDA no es necesario realizar un estudio de suelo para una
vivienda de dos plantas puesto que no se requiere realizar un análisis dinámico espectral,
pero en este trabajo si realizamos un análisis espectral tomando como referencia estudios
de suelos ya realizados en la zona y llegando a la conclusión que es un suelo tipo D.
Teniendo como resultado el siguiente espectro:
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(DESARROLLO DEL ESPECTRO VER ANEXO 3)
Existen diferentes combinaciones de cargas que son ingresadas según lo dice en las
NEC-DE-DG.
Ø 1.4D
Ø 1.2D+1.6L
Ø 1.2D+0.5L
Ø 1.2D+0.5L +/- E
Ø 0.9D
Ø 0.9D +/- E
“Después de considerar cada una de las componentes sísmica en forma separada, sus
efectos se combinan de diferentes maneras. Este concepto ha sido implementado en
muchos códigos. Los procedimientos comúnmente utilizados son la regla del 30% y la
raíz cuadrada de la suma de los cuadrados (SRSS) [10]”
3.5 Cálculo del cortante basal
Para realizar este cálculo se necesita la carga reactiva del edificio que según las
NEC-SD-DS son 100% de la carga muerta:
Carga muerta en hormigón armado = 122.47 ton (dato proporcionado por el etabs que
también es comprobado por el metrado de cargas). (Ver detalle anexo 4)
Carga muerta en acero estructural = 57.84 ton (dato proporcionado por el etabs que
también es comprobado por el metrado de cargas). (Ver detalle anexo 5)
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Cabe recalcar que se está usando el 100% de la carga muerta sin incluir el porcentaje de carga viva puesto que en las NEC-DS-SD nos dice que para vivienda de 2 pisos no es necesario incluirla.
La cortante basal en hormigón que nos da el programa es 39.20 ton (ver detalle anexo 6)
La cortante basal en acero que nos da el programa es 18.57 ton (ver detalle anexo 7)
3.6 Verificación de derivas de piso
SISTEMA DE HORMIGÓN ARMADO (ver detalle anexo 10 Y 11)
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SISTEMA DE ACERO ESTRUCTURAL (ver detalle anexo 12 Y 13)
3.7 Modos de vibración
Las NEC nos indican que para estar seguros que la estructura va a tener un desempeño
correcto los dos primero modos de vibración deben ser de traslación y el tercero de
torsión esto indica que las rigideces y la distribución de masas es la correcta. (Ver detalle
anexo 14 y 15)
3.8 Esfuerzos máximos en la cimentación
La columna que soporta mayor peso Pu = 32.72 Ton en el sistema de hormigón armado
transmite al suelo a través de la cimentación un esfuerzo máximo de Mx = 0.40 tonf-m
(ver anexo 16)
La columna que soporta mayor peso Pu = 13.92 Ton en el sistema de acero estructural
transmite al suelo a través de la cimentación un esfuerzo máximo de Mx = 0.20 tonf-m
(ver anexo 17)
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4. CONCLUSIONES
Se usó el programa ETABS 2015 versión 15.00 debido a que es el de mejor eficiencia
para viviendas de dos pisos ya que realiza análisis en pórticos de 2D y realiza análisis
estáticos con el mínimo margen de error y sin necesidad de ingresar muchos valores.
Así mismo mediante el análisis con las secciones mínimas de los elementos estructurales
en ambas casas se observó el comportamiento que va a tener la estructura ante un evento
sísmico y se determinó que las estructuras van a actuar eficientemente puesto que los
modos de vibración son los establecidos por las NEC-DE-DS, se destaca que la
estructura de acero es menos rígida que la de hormigón armado según el análisis modal
del programa, pero el cortante basal es mayor en la estructura de hormigón armado, las
derivas menores al 2% se cumplen en ambas estructuras aunque por disposición de las
NEC no es obligatorio calcular las derivas en este tipo de viviendas.
Se realizó un informe cumpliendo las normas NTE INEN en el cual se determinó que la
estructura de hormigón armado es la que transmite al suelo a través de la cimentación
mayor esfuerzo máximo un 50% mayor en comparación de lo que le transmite la de acero
estructural, esto se debe a que la estructura de hormigón es más pesada dato que se pudo
obtener con el análisis en el programa ETABS 2015 y comprobado con un metrado de
cargas en una hoja electrónica de Excel.
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5. RECOMENDACIONES
Al momento de recibir los valores de respuesta que brinda el ETABS hay que analizarlos
e interpretarlos puesto que los resultados pueden ser erróneos si es que al momento de
ingresar los datos se los introduce de mala manera.
Al momento de construir los elementos estructurales se les debe designar la rigidez que
sea necesaria para que la estructura actué de forma eficiente tal y como lo obliga las NEC
2015 en su capítulo de diseño sísmico y que el elemento pueda resistir las cargas sin
exceder el esfuerzo permitido, al asignarle la rigidez adecuada se puede controlar la
deformación del elemento.
Si se va a construir una casa de hormigón armado se debe realizar bien los cálculos para
establecer secciones mínimas requeridas por las NEC 2015 y de esta forma no exista
exceso de peso en la configuración de la estructura y así el esfuerzo que se transmita al
suelo sea mucho menor y también que los costos en la construcción de la vivienda no
sean muy elevados.
14
6.-REFERENCIAS
[1] L. I. P. H. Delgado, «Diseño alternativo de cimentaciones superficiales por estado límite,» Revista de Arquitectura e Ingeniería, vol. 8, nº 3, pp. 1-21, Diciembre del 2014.
[2] n. M. D. Caicedo, «Períodos de vibración de las edificaciones,» Revista de arquitectura e ingenieria, vol. 8, nº 2, pp. 1-13, Agosto 2014.
[3] E. T. H. D. D. C. Luciano Roberto Fernández Sola, «Respuesta inelástica de marcos de acero con interacción inercial suelo - estructura,» ing. sísmica(online), vol. 1, nº 92, pp. 1-21, Junio 2015.
[4] M. Blanco, «Criterios fundamentales para el diseño sismorresistente,» Revista facultad de ingenieria civil, vol. 27, nº 3, pp. 71-84, Agosto 2012.
[5] J. O. Martínez Cid, J. R. Álvarez López y N. Fundora Sautié, «Uniones viga-columna continuas de hormigón armado prefabricado: apuntes sobre su comportamiento,» Arquitectura y Urbanismo, vol. 26, nº 3, pp. 93-103, Diciembre 2015.
[6] J. P. S. L. P. H. C. Britez, «Uso del hormigón de altas prestaciones en columnas estructurales con vistas a la sostenibilidad,» ALCONPAT, vol. 5, nº 1, pp. 74-83, Mérida, Abril 2015.
[7] M. Cacho-Pérez, «Pandeo 3D de estructuras de barras de sección de tipo doble-T,» Revista Internacional de Métodos Numéricos para Cálculo y Diseño en Ingeniería, vol. 33, nº 1-2, pp. 1-9, Junio 2017.
[8] A. S. R. Juan Pimiento, «Desempeño sísmico de un pórtico con disipadores de energía,» Ingeniería de Construcción, vol. 29, nº 3, pp. 283-298, Noviembre 2014.
[9] A. T. G. O. Z. C. R. J. P. Eric Fernando Espinosa Cazarín, «CONSIDERACIONES PARA DISEÑO SÍSMICO DE EDIFICIOS ALTOS EN MAMPOSTERÍA CONFINADA EN ZONAS SÍSMICAS,» Revista de Ingeniería Sísmica, nº 90, pp. 88-109, 2014.
[10] A. R. S. D. D. L. E. E. B. M. L. B. Federico Valenzuela Beltrán, «Reglas de combinación de los efectos de las tres componentes de terremotos y respuesta crítica,» Ing. sismica (online), vol. 1, nº 92, pp. 65-94, junio 2015.
15
7. ANEXO N.-1 METRADO DE CARGAS EN SISTEMA DE HORMIGÓN ARMADO
ANEXO N.-2 METRADO DE CARGAS EN SISTEMA DE ACERO
ESTRUCTURAL
16
ANEXO N.-3 DESARROLLO DEL ESPECTRO DE DISEÑO
17
ANEXO N.-4 TABLA DE PESO PROPIO EN SISTEMA DE HORMIGÓN
ARMADO SEGÚN PROGRAMA ETABS
ANEXO N.-5 TABLA DE PESO PROPIO EN SISTEMA DE ACERO
ESTRUCTURAL SEGÚN PROGRAMA ETABS
18
ANEXO N.-6 TABLA DE CORTANTE BASAL POR SISMO EN SISTEMA DE
HORMIGÓN ARMADO SEGÚN PROGRAMA ETABS
19
ANEXO N.-7 TABLA DE CORTANTE BASAL POR SISMO EN SISTEMA DE
ACERO ESTRUCTURAL SEGÚN PROGRAMA ETABS
20
ANEXO N.-8 CORTANTE BASAL DINÁMICO EN EL SISTEMA DE
HORMIGÓN ARMADO QUE PROPORCIONA EL PROGRAMA
21
ANEXO N.-9 CORTANTE BASAL DINÁMICO EN EL SISTEMA DE ACERO
ESTRUCTURAL QUE PROPORCIONA EL PROGRAMA
22
ANEXO N.-10 VERIFICACIÓN DE DERIVAS DE PISO Y DESPLAZAMIENTOS
LATERALES EN SISTEMA DE HORMIGÓN ARMADO
23
ANEXO N.-11 VERIFICACIÓN DE DERIVAS DE PISO Y DESPLAZAMIENTOS
LATERALES EN SISTEMA DE HORMIGÓN ARMADO
24
ANEXO N.-12 VERIFICACIÓN DE DERIVAS DE PISO Y DESPLAZAMIENTOS
LATERALES EN SISTEMA DE ACERO ESTRUCTURAL
25
ANEXO N.-13 VERIFICACIÓN DE DERIVAS DE PISO Y DESPLAZAMIENTOS
LATERALES EN SISTEMA DE ACERO ESTRUCTURAL
26
ANEXO N.-14 MODOS DE VIBRACIONES EN SISTEMA DE HORMIGÓN
ARMADO
Primer modo de vibración longitudinal T=0.121
Segundo modo de vibración transversal T=0.104
27
Tercer modo de vibración torsional T=0.077
TABLA DE PARTICIPACIÓN MODAL DE LAS MASAS
En estas tablas y estos gráficos podemos darnos cuenta y determinar que la
estructura de hormigón armado tiene un comportamiento adecuado al presentar los
tres primeros modos de vibración tal y como lo exige las NEC en el capítulo de
peligro sísmico (NEC-SE-DS)
28
ANEXO N.-15 MODOS DE VIBRACIONES EN SISTEMA DE ACERO
ESTRUCTURAL
Primer modo de vibración longitudinal T=0.227
Segundo modo de vibración transversal T=0.127
29
Tercer modo de vibración torsional T=0.116
TABLA DE PARTICIPACIÓN MODAL DE LAS MASAS
En estas tablas y estos gráficos podemos darnos cuenta y determinar que la
estructura de hormigón armado tiene un comportamiento adecuado al presentar los
tres primeros modos de vibración tal y como lo exige las NEC en el capítulo de
peligro sísmico (NEC-SE-DS)
30
ANEXO N.-16 ESFUERZOS MÁXIMOS DE CIMENTACIÓN EN SISTEMA DE
HORMIGÓN ARMADO
31
ANEXO N.-17 ESFUERZOS MÁXIMOS DE CIMENTACIÓN EN SISTEMA DE
ACERO ESTRUCTURAL
32
ANEXO N.-18 ANÁLISIS ESTRUCTURAL DEL SISTEMA DE HORMIGÓN
ARMADO SIN ESPECTRO.
Para el proceso se determina primeramente los materiales con los que se va a realizar el análisis: Luego de esto se procede a definir las secciones de los elementos estructurales que se van a emplear.
33
Ya teniendo todo esto se procede a realizar el armado de la estructura conforme indican
los planos, aplicando las vigas, columnas, losas y paredes donde corresponden según sus
dimensiones.
Se le coloca los empotramientos perfectos a las columnas para que de esta forma la
estructura tenga el comportamiento deseado al momento de realizar el análisis.
34
Se define las cargas que van a actuar en la vivienda:
Se asignan las cargas actuantes en la losas tanto de la primera planta como de la segunda planta y se le asignan diafragmas a cada una de ellas.
35
Se coloca las uniones de viga columnas en todos los pórticos para que actué en forma de conjunto.
Se define centro de masas para que el peso que transmiten las cargas definidas en la
estructura pueda distribuirse adecuadamente.
Se define el p- delta y los casos modales para saber los periodos de vibración que va a
tener la estructura durante un sismo.
36
Por último se crea las combinaciones de carga establecidas por las normas ecuatorianas
de la construcción (NEC-SD-CG).
Teniendo ya todos estos datos se procede a correr el programa para obtener los datos
requeridos para realizar el análisis estático.
37
38
ANEXO N.-19 ANÁLISIS ESTRUCTURAL DEL SISTEMA DE HORMIGÓN
ARMADO CON ESPECTRO
Para el proceso se determina primeramente los materiales con los que se va a realizar el
análisis:
Luego de esto se procede a definir las secciones de los elementos estructurales que se van a emplear.
39
Ya teniendo todo esto se procede a realizar el armado de la estructura conforme indican
los planos, aplicando las vigas, columnas, losas y paredes donde corresponden según sus
dimensiones.
Se le coloca los empotramientos perfectos a las columnas para que de esta forma la
estructura tenga el comportamiento deseado al momento de realizar el análisis.
40
Se define las cargas que van a actuar en la vivienda: Se asignan las cargas actuantes en la losas tanto de la primera planta como de la segunda planta y se le asignan diafragmas a cada una de ellas.
41
Se coloca las uniones de viga columnas en todos los pórticos para que actué en forma de conjunto.
Luego se ingresa el espectro de diseño inelástico que se lo ha calculado manualmente para que la estructura tenga un buen comportamiento ante un sismo.
42
Se define centro de masas para que el peso que transmiten las cargas definidas en la estructura pueda distribuirse adecuadamente. Luego se define el p- delta y los casos modales para saber los periodos de vibración que va a tener la estructura durante un sismo. Luego de esto se define los patrones de carga en los cuales se ingresa las fuerza del sismo tanto en dirección x como en dirección en y.
43
Por último se crea las combinaciones de carga establecidas por las normas ecuatorianas de la construcción (NEC-SD-CG). Teniendo ya todos estos datos se procede a correr el programa para obtener los datos
requeridos para realizar el análisis estático.
44
ANEXO N.-20 ANÁLISIS ESTRUCTURAL DEL SISTEMA DE ACERO
ESTRUCTURAL SIN ESPECTRO.
Para el proceso se determina primeramente los materiales con los que se va a realizar el
análisis:
Luego de esto se procede a definir las secciones de los elementos estructurales que se van
a emplear.
45
Ya teniendo todo esto se procede a realizar el armado de la estructura conforme indican
los planos, aplicando las vigas, columnas, losas y paredes donde corresponden según sus
dimensiones.
46
Se le coloca los empotramientos perfectos a las columnas para que de esta forma la estructura tenga el comportamiento deseado al momento de realizar el análisis.
Se define las cargas que van a actuar en la vivienda:
47
Se asignan las cargas actuantes en la losas tanto de la primera planta como de la segunda planta y se le asignan diafragmas a cada una de ellas. Se coloca las uniones de viga columnas en todos los pórticos para que actué en forma de conjunto.
48
Se define centro de masas para que el peso que transmiten las cargas definidas en la estructura pueda distribuirse adecuadamente. Luego se define el p- delta y los casos modales para saber los periodos de vibración que
va a tener la estructura durante un sismo.
Por último se crea las combinaciones de carga establecidas por las normas ecuatorianas
de la construcción (NEC-SD-CG).
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Teniendo ya todos estos datos se procede a correr el programa para obtener los datos
requeridos para realizar el análisis estático.
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ANEXO N.-21 DISEÑO DE VIGA DE HORMIGÓN
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Diseño de estribos
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ANEXO N.-22 DISEÑO DE COLUMNA DE HORMIGÓN
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CALCULO DE ESTRIBOS EN COLUMNA
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ANEXO N.-23 DISEÑO DE VIGA EN I DE ACERO
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ANEXO N.-18 PLANOS
PLANTA BAJA
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PLANTA ALTA
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CUBIERTA
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ELEVACIÓN FRONTAL
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CIMENTACIÓN
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LOSA
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